Автор неизвестен

Эврика-87

Эврика-87

"Эврика!" - торжествующе воскликнул когдато Архимед, поведав миру о своем открытии.

Конечно, можно по-разному выражать эмоции в подобных случаях, но несомненно одно: в последнее время оснований для такого возгласа было немало. Ведь каждый день приносит нам новые научные гипотезы, открытия и решения. Никогда прежде наука так глубоко не проникала в тайны природы, не знала такого широкого фронта исследований: космические корабли штурмуют Вселенную, фантастически развивается кибернетика; биология и физика приближают возможность управлять жизненными процессами.

Над чем думают и о чем спорят ученые? Что проверяют экспериментаторы и находят искатели? Какие плоды научных открытий отданы практике? О важных и серьезных научных идеях, поисках, решениях последнего времени и рассказывается в сборнике-ежегоднике "Эврика".

1. ГДЕ ГРАНИЦА МИРА?

Эксперимент "Реликт":

первые результаты

Согласно принятой сейчас теории горячей Вселенной, на первой стадии образования она представляла собой смесь вещества (элементарных частиц) и излучения (квантов электромагнитного поля), имеющую чрезвычайно высокую плотность и температуру. Кванты излучения тогда интенсивно взаимодействовали с заряженными частицами и образование сгустков вещества было невозможным: их разрушало давление фотонов. Но в процессе расширения Вселенной температура вещества и излучения падала, и через миллион лет, когда она опустилась ниже 4000 К, протоны и электроны начали соединяться в атомы водорода. Электроны в этих атомах стали рассеивать фотоны значительно слабее, чем делали это, будучи свободными, и потому после образования водорода взаимодействие вещества и излучения прекратилось.

Дальше они эволюционировали почти независимо: вещество под действием гравитационных сил собиралось в скопления, а излучение продолжало расширяться и остывать и дошло до нашего времени. Это излучение, называемое реликтовым, равномерно заполняет Вселенную и имеет сейчас температуру 2,9 К. В 1964 году его обнаружили экспериментально, и теория горячей Вселенной была подтверждена на опыте.

Реликтовое излучение может многое рассказывать об истории Вселенной.

Если в момент образования атомарного водорода плотность вещества в какойто точке была больше средней, то там была выше средней и температура, а значит, энергия и частота излучения.

Разница в энергии излучения из разных областей должна сохраниться до нынешнего дня. Следовательно, сегодняшние неоднородности в распределении интенсивности реликтового излучения по небесной сфере несут информацию о неоднородности распределения вещества в далеком прошлом.

Многие считают, что именно такие первичные неоднородности распределения вещества обусловили образование галактик. Поэтому понятен интерес к исследованию анизотропии реликтового излучения (зависимости его энергии от направления). Помимо прочего, это исследование позволило бы определить скорость движения Солнечной системы относительно реликтового излучения. Ведь за счет эффекта Доплера частота квантов излучения, навстречу которым мы движемся, повышается, а частота квантов, движущихся нам вослед, падает. Поскольку энергия кванта пропорциональна его частоте, мощность излучения в. направлении нашего движения будет больше, а в противоположном направлении-меньше средней.

Однако измерить анизотропию реликтового излучения достаточно сложно. Теоретические оценки говорят, что она не превышает сотых, а то и тысячных долей процента. Измерить такую малую величину мешает тепловое излучение Земли и ее атмосферы. Американские и итальянские радиоастрономы пытались проводить наблюдения с самолетов и высотных аэростатов, но достигнутая точность не удовлетворила исследователей. Советские ученые предложили провести наблюдения с борта искусственного спутника Земли.

Выбор орбиты с очень высоким апогеем позволяет избавиться от помех со стороны не только Земли, но и Луны.

Другое важное преимущество спутникового эксперимента - возможность длительного наблюдения. Как показывает опыт, при экспериментах на самолетах и аэростатах каждую минуту измерений нужно оплатить примерно 10 часами подготовки, а если ту же самую аппаратуру установить на спутнике, то ее можно использовать в принципе сколь угодно долго и значительно сократить тем самым общее время работ.

Советский эксперимент "Реликт" по измерению интенсивностей излучения из разных точек небесной сферы был осуществлен с помощью спутника "Прогноз-9". Регистрировал излучение созданный сотрудниками Института космических исследований АН СССР и установленный на спутнике уникальный радиотелескоп, который по своим возможностям превосходит все аналогичные современные устройства. Это, по сути, настроенный на длину волны 8 миллиметров сверхчувствительный приемник с небольшими рупорными антеннами, обеспечивающими направленный прием. Длина волны-8 миллиметров - выбрана не случайно: более коротковолновое излучение интенсивно поглощается межгалактической пылью, на более длинных волнах мешает шум от галактических источников синхротронного излучения. Была разработана схема осмотра небесной сферы радиотелескопом, которая свела до минимума возможные погрешности измерений.

Эксперимент завершен. Впервые сделан полный обзор небесной сферы с очень высокой чувствительностью в столь высокочастотном диапазоне.

Предварительные результаты говорят, что анизотропия реликтового излучения - кроме анизотропии, вызванной движением Солнечной системы, не превосходит 0,005 процента. Направление и скорость движения нашей Галактики относительно реликтового излучения согласуются с данными предыдущих экспериментов. Вот один из самых интересных и непредвиденных результатов - интенсивность излучения Млечного Пути на волне 8 миллиметров оказалась значительно выше, чем считалось ранее. Это, по-видимому, связано с существованием гигантских областей ионизированного водорода, расположенных в спиральных рукавах нашей Галактики. Такие области, заполненные плазмой (смесью протонов и электронов) и ослабляющие проходящее через них излучение, получили название Н 11-областей. Масса самых крупных иа них превосходит массу Солнца в миллионы раз, а температура плазмы в таких областях около 10 тысяч К.

Замечена любопытная закономерность: плотность ионизированного водорода зависит от размеров той или иной области, а конкретно: чем меньше область, тем выше в ней плотность водорода. Объяснение этому факту пока не найдено. Некоторые из областей удалось отождествить с объектами, наблюдаемыми оптическими методами, другие видны лишь в радиодиапазоне.

Установить причины их возникновения и найти разгадку необычной зависимости плотности плазмы от размеров области - задачи дальнейших исследований.

Мир без конца и без края

Новые законы, открытые в физике элементарных частиц, заставляют предполагать, что картина равномерно расширяющейся Вселенной - это только одна из многих фаз "мировой истории", причем весьма далеко отстоящая от "начала мира". В предшествующей фазе Вселенная мгновенно раздулась из субмикроскопического ядрышка в огромный, практически бесконечный шар раскаленного вещества. То, что до сих пор считалось всей Вселенной, на самом деле лишь ничтожно малая остывшая частичка этого шара. Формулы новой теории, объединившей физику элементарных частиц и космологию, говорят, что привычные нам трехмерное пространство и одномерное время - только часть "сторон" мира. В области малых масштабов мир, по-видимому, обладает большим числом измерений. Такую многомерную структуру имела вся Вселенная, когда 15-20 миллиардов лет назад она образовалась в виде ультрамалой капли сверхплотного вещества.

Коперник и Фридман - две революции в космологии

Насколько велика сила привычки и предубеждений, видно, например, из того, что Галилео Галилей - ученый, едва не попавший на костер инквизиции за приверженность идеям Коперника,- в молодости был их ярым противником. Воспитанный по канонам церкви, он впервые услышал об идеях Коперника на лекциях в университете и искренне считал их очевидной глупостью.

- Я спрашивал об этом многих из числа бывших на лекциях,-вспоминал он впоследствии,- и увидел, что эти лекции служили неистощимым предметом для насмешек.

Мысль Коперника о том, что в представлениях людей об устройстве мира надо поменять местами Солнце и Землю, казалась просто издевательством над здравым смыслом. Но именно эта мысль сняла путы с человеческого мышления и открыла дорогу для построения все более точной научной картины мира.

В последующие столетия стараниями астрономов, математиков и физиков было получено огромное количество новых сведений о явлениях природы, картина мира стала несравненно более полной и совершенной. Уровень XX века трудно сравнивать с полунаучнымиполурелигиозными воззрениями Коперника и его последователей. Тем не менее все эти столетия представления о строении мира как целого оставались в своей основе, по существу, неизменными. Бесконечное пространство, заполненное сгустками кипящей материи звездами, шарики планет вокруг них, разреженный межзвездный газ и пыль. Такая модель бесконечной и вечной Вселенной господствовала в науке вплоть до середины нашего века. Уточнялись и изменялись детали, иногда целые фрагменты, но убеждение в том, что окружающий мир не имеет конца и края в пространстве и времени, сохранялось. Считалось, что количественные и качественные изменения происходят лишь в отдельных участках Вселенной. Планеты, звезды, жизнь - все имеет свой срок существования. Однако, погибнув в одном месте, они возникают и проходят все стадии эволюции в другом, в целом же в своих глобальных свойствах мир остается неизменным.

Перелом произошел, в общем-то, совсем недавно - после того, как в 1922 году петроградский ученый, геофизик и математик Александр Александрович Фридман опубликовал в немецком физическом журнале (в то время было принято печататься в иностранных журналах) свою теорию рождения пространства и времени "из точки".

Анализируя уравнения только что созданной общей теории относительности, он пришел к выводу, что, образовавшись в какой-то момент времени (откуда и как - этого его теория не могла сказать), Вселенная стала "разбухать", извергаться из точки, равномерно расширяясь во все стороны.

Идея рождающегося и расширяющегося мира настолько резко противоречила глубоко укоренившимся "очевидным" мировоззренческим представлениям, что большинству ученых она показалась просто фантастической. На нее смотрели как на некоторую чисто математическую модель, описывающую нереализующийся в природе случай,- ведь, как известно еще из школы, при решении уравнений иногда получаются лишние решения, которые приходится отбрасывать, исходя из условий задачи.

Согласитесь, трудно принять теорию, какой бы математически изящной она ни была, если в ней речь идет о "начале мира" и вместе с тем без ответа остается вопрос о том, что же было раньше,

"когда еще не было ни пространства, ни времени"! Неясно даже, какой смысл имеет здесь само понятие "раньше"... Казалось, теория полна противоречий и парадоксов.

С удовлетворением встретила ее только церковь. Еще бы, теория относительности, которая только что получила блестящее подтверждение в наблюдении искривления световых лучей гравитационным полем Солнца, теория, о которой с восторгом писали все газеты, доказывает начало мира и, по существу, оправдывает библейские тексты!

Я видел изданный за границей журнал, где прямо говорилось, что, когда ученые с большим трудом, в поте лица своего поднялись на сияющую вершину знаний, они с удивлением обнаружили давно поджидавших их там теологов.

Ни больше, ни меньше!

Правда, о подтверждении своих пророчеств с таким же правом могли бы говорить и безвестные авторы древнеиндийской "Книги гимнов" Ригведы, которые раньше Библии говорили о цепи следующих друг за другом рождений и смертей Вселенной. За свою долгую историю люди придумали много сказочных (религиозных) и несказочных (научных) объяснений природы. Различаются они тем, что научные выводы, даже самые удивительные и диковинные,- это не просто утверждения, в которые нужно лишь верить, все они могут и должны быть обоснованы и проверены опытом.

А наблюдения приносили все новые и новые подтверждения фантастической теории Фридмана. Американский астроном Эдвин Хаббл обнаружил разбегание, удаление друг от друга звезд и галактик, как будто окружающее их пространство действительно раздвигается во всех своих точках, "разбухает", подобно тесту в квашне. Физик Г. Гамов выдвинул гипотезу о том, что рождение Вселенной, о котором идет речь в теории Фридмана, представляет собой гигантский взрыв, где в условиях огромных температур и давлений "сварилось" атомное вещество нашего мира.

Относительная распространенность водорода, гелия и других химических элементов на Земле и в космосе хорошо согласуется с механизмом "первородного взрыва, о чем свидетельствуют геологические и астроспектроскопические измерения. Более того, американские физики-экспериментаторы А. Пензиас и Р. Вильсон вскоре обнаружили предсказанное Гамовым рассеянное по всему пространству остаточное тепловое излучение этого взрыва. В пользу теории Фридмана говорило также множество косвенных данных. И постепенно, несмотря на ее, казалось бы, "очевидную невозможность", поражающая воображение картина рождающейся "из ничего" и эволюционирующей Вселенной завоевала признание.

Безусловно, это одна из тех идей, которые знаменитый датский физик-теоретик Нильс Бор относил к разряду "сумасшедших". Подобно тому, как это случилось во времена Коперника, произошел прорыв устоявшегося мировоззрения, раскрепостивший наше мышление и открывший дорогу дальнейшим теоретическим обобщениям. Космология, считавшаяся ранее одной из наиболее консервативных наук, в последние десятилетия стала в ряд наиболее быстро развивающихся разделов знания.

Какую же судьбу предсказывает миру современная космология?

Рождение и смерть Вселенной

Как и любая другая научная концепция, теория Фридмана приближенна и имеет границы своей применимости.

В частности, ее заведомо нельзя использовать в области очень малых пространственно-временных масштабов, где важны не учитываемые ею квантовые эффекты. Здесь космологическая модель Фридмана может приводить к парадоксальным результатам, например, к выводу о рождении Вселенной "из ничего" - из абсолютной, безразмерной точки. Это похоже на то, как классическая (неквантовая) электродинамика Максвелла предсказывает неизбежную гибель всех атомов, поскольку согласно ее законам каждый вращающийся электрон, теряя энергию на излучение, обязательно должен упасть на ядро. Такие выводы - незаконная экстраполяция теории за область ее справедливости. Ультрамалые масштабы в окрестностях "начала мира" предмет квантовой космологии, которая еще только создается.

А пока можно лишь утверждать, что 15-20 миллиардов лет назад (эту оценку дают астрономические наблюдения)

Вселенная имела микроскопические размеры. Если ее масса недостаточно велика, то, непрерывно расширяясь, Вселенная будет увеличивать свои размеры беспредельно. В противном случае ("тяжелая Вселенная") наступит время, когда силы гравитационного притяжения остановят расширение и начнется обратный цикл сжатия мира "почти в точку".

Какой из этих двух сценариев реализуется в действительности, пока неясно.

Правда, с житейской точки зрения они почти не различаются, так как если сжатие и начнется, то это случится, повидимому, не ранее чем через 10401050 лет, когда Вселенная станет похожей на темный зал, заполненный газом легких элементарных частиц - длинноволновых фотонов, нейтрино, электрон-позитронных пар с редкими островами "черных дыр", которые медленно испаряются, превращаясь в газ элементарных частиц. Расчеты показывают, что это наиболее продолжительная по времени, можно сказать, основная фаза нашего мира.

Что последует за сжатием: повторное рождение и расширение Вселенной или какая-либо иная ее фаза,- это пока за пределами наших знаний.

В случае, если гравитационные силы не остановят расширения, то через 10100 лет, когда размеры Вселенной достигнут чудовищной величины - грубо говоря, в 10"° километров, она полностью превратится в чрезвычайно разреженный газ легких элементарных частиц, которым распадаться уже не на что. Почти пустое мертвое пространство.

Впрочем, природа в многообразии своих свойств превосходит любую человеческую фантазию, поэтому не исключено (а с философской точки зрения даже очень вероятно!), что какие-то неизвестные нам процессы воспрепятствуют осуществлению безрадостной картины полностью омертвевшего мира. Возможно, это будет связано с учетом сложной многоярусной структуры Вселенной, где развитие принимает непривычный для нас многоплановый характер с разными пространственными масштабами и ритмами времени.

Многоэтажная Вселенная

Мы привыкли к тому, что в мире одно время, а пространственная бесконечность всегда - увеличение размеров. На самом деле природа, по-видимому, устроена значительно хитрее. В экстремальных условиях первичного взрыва концентрация массы в отдельных участках могла стать настолько большой, что под действием сильного гравитационного притяжения расширение пространства сменялось его сжатием, в результате чего возникали почти самозамкнувшиеся, "схлопнувшиеся" области пространства-времени.

Теория говорит, что внутренние и внешние масштабы в этом случае оказываются различными. С внешней стороны такие полузамкнувшиеся области выглядят как микроскопические объекты, а изнутри они могут быть огромными космическими мирами. Внутри их, в свою очередь, могут образоваться полузамкнувшиеся районы - "частицы-вселенные" и так далее. Мир становится многоэтажным, многоярусным.

Конечно, едва ли однообразная цепочка взаимовложенных миров тянется без конца, ведь всякая теория ограничена и не может претендовать на описание природы "до бесконечности".

С развитием науки непременно обнаружатся законы, которые внесут свои коррективы в области очень большого и очень малого. Философы говорят, что ни в одном процессе не может быть бесконечного повторения; постепенно накопятся мелкие изменения, и в конце концов произойдет качественный скачок - в игру вступят новые закономерности. Это общий закон природы.

Если локальная концентрация массы очень велика, то пространство может полностью самозамкнуться и от Вселенной отпочкуется новая Вселенная, не имеющая с прежней абсолютно никаких общих точек. Получается, что из одного изолированного мира никак нельзя попасть в другой. Самозамкнувшийся мир стягивается в безразмерную точку, исчезает в "материнской" Вселенной.

Кажется, мы натолкнулись на противоречие - ведь философия учит, что в природе все взаимосвязано и не может быть абсолютно недоступных, принципиально непознаваемых объектов...

Все встает на свои места, если принять во внимание квантовые эффекты.

"Материнский" и исчезнувший "дочерний" миры все же остаются связанными между собой спонтанными квантовыми флуктуациями, тоннельными переходами, благодаря чему частицы и информация из одного мира могут "просочиться" в другой. Вселенная остается единой, связанной всеми своими частями.

Если для наглядности представить себе Вселенную двухмерной, вроде поверхности глобуса, то вместе с отпочковавшимися "дочерними" мирами она будет чем-то вроде суммарной поверхности ягод в виноградной грозди, где каждая ягодка-глобус приросла к соседним.

В классической теории Фридмана эти сращения можно перерезать, в квантовой теории этого сделать нельзя. Получается очень сложная переплетающаяся фигура с множеством прорех и дыр. При этом некоторые ягодки-вселенные растут на внутренней поверхности других. Не знаю, насколько читатель способен представить себе столь необычную геометрическую структуру...

Но пока это только теория - следствие формул общей теории относительности Эйнштейна. Первым такие структуры исследовал советский ученый, академик М. Марков. По его мнению, если картина многоэтажной, многоярусной Вселенной почему-то не реализуется природой, это само по себе будет удивительной загадкой - уж очень естественно, без всяких дополнительных гипотез возникает эта картина в рамках современной теории.

Проблемы и парадоксы

Многоэтажная, расширяющаяся в пространстве и времени Вселенная, мириады миров, где космически большое одновременно является микроскопически малым,- величественная, захватывающая воображение картина!

Идея эволюционирующего мира, ограниченного в пространстве и времени, но непрерывно изменяющего свои размеры, вошла в учебники, о ней сегодня пишут в газетах, говорят радио и телевидение. Она стала частью нашего мировоззрения. Однако в этой грандиозной картине есть темные пятна, а часть удерживающих ее "теоретических гвоздей" готова вот-вот сломаться.

Прежде всего удивляет однородность Вселенной. На небольших (в космических масштабах, конечно!) участках она явно неоднородна: безвоздушное пространство, плотные планеты, звезды с огромной плотностью вещества в их центрах. Но на больших расстояниях, сравнимых с размерами скоплений галактик, распределение вещества напоминает орнамент волокон со случайными, но близкими по величине размерами деталей. Какие-то процессы сделали Вселенную равновесной.

Этот экспериментальный факт трудно согласовать с гипотезой первичного взрыва. Инфраструктура взрыва определяется игрой случайных факторов и весьма неоднородна. Поэтому, если Вселенная действительно родилась в катаклизме первичной огненной вспышки с огромными перепадами плотностей и давлений, ее отдельные "области-осколки" должны были бы значительно различаться по своей массе.

Еще более удивляет необычайно высокая однородность реликтового теплового излучения - остаточного жара первичной вспышки. Температура излучения, приходящего к нам с разных направлений, в том числе и прямо противоположных, различается менее чем на 0,01 процента.

Наблюдаемая однородность Вселенной выглядит особенно загадочной, если учесть, что к нам приходят сигналы из областей, которые на протяжении всей своей истории были удалены друг от друга на такие большие расстояния, что они не успели провзаимодействовать даже с помощью самых быстрых световых сигналов. Каким же образом они могли прийти в равновесие? В теории Фридмана это невозможно.

Еще один удивительный факт связан с величиной средней плотности вещества Вселенной.

Из теории Фридмана следует, что если в первые мгновения поле первичного взрыва, во времена порядка 1043 секунды, эта плотность всего лишь на 10 процента превосходила "критическую" (при которой мир становится полностью замкнутым), то расширение Вселенной давным-давно сменилось бы ее сжатием и мы теперь наблюдали бы не разбёгание галактик, а их быстрое сближение. С другой стороны, если бы плотность взорвавшейся материи на 10 5Э процента была меньше критической, расширение пространства происходило бы значительно быстрее и современная средняя плотность материи в нашем мире была бы во многомного раз меньше наблюдаемой. Другими словами, наша Вселенная родилась с плотностью, которая почему-то фантастически близка к критической.

Почему так произошло? В теории Фридмана нет объяснения этой загадке. Тут нужны какие-то совершенно новые физические идеи.

Загадку начальной плотности иногда называют также "проблемой абсолютно плоского мира". Дело в том, что в теории относительности плотность массы связана с кривизной пространствавремени. Если плотность больше критической, мир, образно говоря, вогнутый, если меньше - он выпуклый. В промежуточном случае мир плоский.

Наша Вселенная почему-то предпочла родиться плоской (с точностью 10"53 процента!), хотя это только одна из бесчисленных возможностей. Трудно думать, что это случайность.

Не находят никакого объяснения в теории Фридмана или объясняются с трудом, ценой дополнительных, плохо"

обоснованных гипотез и многие другие экспериментальные факты. Например, непонятно, почему не удается поймать.

ни единого магнитного монополя -- частицы с магнитным зарядом одного знака, хотя согласно теории они должны были в большом количестве родиться в раскаленном веществе юной Вселенной.

Возникают затруднения с объяснением свойств вакуума в космосе и так далее.

Теория Фридмана нуждается в дальнейшем усовершенствовании. А поскольку трудности этой теории, ка^ правило, связаны с начальным периодом жизни Вселенной, можно думать что прежде всего следует уточнить описание свойств мира в окрестностям "особой точки" - в первые доли секунды после его рождения. Теория Фридмана и лежащая в ее основе общая теория относительности Эйнштейна имеют дело лишь с геометрическими свойствами природы. Никаких сведений о заполняющей пространство материи они не используют. Это оправданно на больших расстояниях, где гравитационные силы, определяющие метрику нашего мира, можно рассматривать отдельно от электромагнитных и ядерных взаимодействий. Но в микромире, где взаимодействия перемешиваются, такое приближение уже не верно. Там само пустое пространство зависит от свойств физических процессов. В нем постоянно происходят квантовые флуктуации - спонтанно рождаются и исчезают частицы, что и определяет основной, "нулевой" уровень мира - вакуум. Влияет это и на "ритм времени". В микромире пространство и время нельзя рассматривать отдельно от вещества. Можно думать, что вот в таком направлении и следует совершенствовать теорию Фридмана.

Сама по себе идея о тесной связи свойства пространства и времени со свойствами физических процессов далеко не нова. Знаменитый немецкий математик Бернгард Риман, которому мы ^обязаны созданием математической теории искривленных и многомерных пространств, высказал ее еще более ста лет назад. Эти убеждения разделял и Эйнштейн. Последние сорок лет своей жизни, большую ее часть, он целиком посвятил созданию единой теории электромагнитных и гравитационных сил. Однако экспериментальных данных, которые могли бы подсказать ему ведущую идею, в то время было еще недостаточно, а на основании одних только теоретических соображений построить новую теорию не удалось.

В поисках новой "теории мира"

Первый существенный шаг на этом пути сделал американский физик Алан Гут. Он обратил внимание на то, что если Вселенная будет расширяться таким образом, что плотность ее массы все время остается постоянной, то формулы теории относительности приводят к выводу: скорость расширения будет расти пропорционально размеру Вселенной. Чем больше Вселенная, тем быстрее она "распухает". Такой процесс происходит настолько быстро, что Вселенная почти мгновенно, всего лишь за 10 32 секунды, "раздувается" от микроскопического зернышка до чудовищного "пузыря" с радиусом на многомного порядков больше видимой нами Вселенной.

Представьте себе арбуз, который мгновенно увеличивается до размеров Галактики. Раздувание "пузыря Вселенной" еще грандиознее!

Можно предположить, что подобно тому, как это происходит с расширяющимся газом, температура "распухающей" Вселенной резко упадет и из первичной материи начнут выделяться кварки, глюоны и другие частицы "обычного" вещества с известными нам свойствами. Расширение Вселенной замедлится, и дальнейшая эволюция каждого ее участка будет совершаться уже по "стандартному" сценарию Фридмана. Вселенная Гута оказывается практически бесконечной, а видимая нами часть пространства (то, что до сих пор считалось почти всей Вселенной) - лишь ничтожно малая ее доля.

Предложенный Гутом сценарий развития Вселенной, хотя и выглядел весьма "сумасшедшим" (разве может быть вещество, которое, расширяясь, не уменьшает своей плотности?!), позволял, однако, устранить практически все трудности теории Фридмана. В начале "эры быстрого раздувания" - этот термин сегодня используют все астрономы и физики - Вселенная могла быть такой маленькой, что во всем ее объеме успело установиться равновесие однородное распределение плотности, температуры и других свойств. Такого предположения нельзя сделать в теории Фридмана, где обратный пересчет от современных размеров Вселенной приводит к выводу, что ее радиус всегда был слишком большим и взаимодействия не успевали передаваться с одного ее края на другой - край отодвигался раньше, чем до него доходила волна взаимодействия. Другое дело в модели Гута. Ведь видимая нами часть Вселенной образуется там путем фридмановского "распухания" крошечного участка уже "раздувшейся" Вселенной, и о ее начальных размерах можно делать различные предположения, в том числе считать их очень маленькими.

Понятным становится и то, почему наш мир плоский. Он лишь исчезающе малая точка в масштабах Вселенной, а на малых расстояниях кривизна незаметна. Это подобно тому, как мы не ощущаем кривизну земного шара в нашей повседневной жизни.

Магнитные частицы-монополи, рождение которых предсказывается теорией на очень ранних этапах развития Вселенной - значительно раньше рождения протонов, нейтронов и электронов,- разбросаны по огромному объему "раздувшейся" Вселенной, и вероятность найти их в видимой ее части неизмеримо мала.

Космологическая картина мира заметно прояснилась. Если бы вот только не гипотеза о расширяющемся веществе с постоянной плотностью... Как совместить ее с законами физики? Ведь ничего подобного нигде и никогда не наблюдалось. Даже дерзким на выдумки писателям-фантастам не приходило такое в голову! Пожалуй, только пустое пространство - вакуум - обладает необходимым свойством.

Помощь космологам пришла с противоположного полюса физической науки из области элементарных частиц. В середине семидесятых годов группой теоретиков-была разработана теория, объединившая три типа сил - сильные ядерные, электромагнитные и слабые, ответственные за распады частиц и ядер. Теория предсказала существование нового класса частиц - так называемых хиггсонов (по имени английского физика И. Хиггса, который первым стал изучать их свойства). Как.

говорит теория, эти частицы обладают двумя замечательными особенностями. Во-первых, они достаточно устойчивы только тогда, когда "сильная компонента" единого взаимодействия становится отличной от остальных: если же все три типа сил равноправны (это имеет место при очень высоких энергиях), хиггсонов практически нет - они распадаются, едва успев образоваться. Во-вторых, именно эти частицы, иначе говоря, поле, квантами которого они являются, в значительной степени определяют структуру, "консистенцию" и энергию вакуума. При этом увеличение хиггсова поля приводит к такой перестройке вакуума, что его энергия (нулевой "уровень" мира) понижается, а разность конечной и начальной энергий выделяется в виде массы и тепловой энергии элементарных частиц. Пустой мир заполняется веществом. Похоже на выпадение тумана или инея из прозрачного воздуха.

Это весьма грубая картина того, что происходит в действительности, но она позволяет наглядно представить себе суть дела. Обоснованием этих соображений занималась большая группа советских и зарубежных физиков, но основной вклад внесли теоретики Физического института имени П. Н. Лебедева Академии наук СССР Д. Киржниц и А. Линде.

Так вот расширение юной Вселенной сразу после ее рождения привело к тому, что плотность массы в ней быстро упала почти до нуля. По оценкам Гута и Линде, это произошло где-то на уровне 1СГ35 секунды.

Пустая Вселенная, как уже упоминалось выше, мгновенно начала "раздуваться", увеличив свои размеры на десятки порядков. Температура ее быстро уменьшалась, и где-то ближе к середине эры "раздувания"

она стала такой, что нарушилась симметрия взаимодействий и создались условия для интенсивного рождения хиггсонов. Это сопровождалось снижением энергии вакуума и соответственно выпадением ("кристаллизацией") огромного числа протонов, нейтронов, частиц-гиперонов, различных типов мезонов.

Вследствие изменения уровня вакуума средняя плотность свободной ("плавающей" в вакууме) массы подскочила на сотню порядков - увеличилась в 10100 раз! Из вещества, которое возникло буквально из пустоты, в дальнейшем образовались все галактики, звезды, планеты окружающего нас мира. При этом в различных частях Вселенной мог образовываться различный вакуум. Соответственно, различными там будут и основные физические законы.

Каких только чудес не открывает физика!

Продолжительность эры быстрого "раздувания" составляла всего лишь около 10 32 секунды-трудновообразимый миг, но он в тысячу раз дольше всей предшествующей жизни Вселенной,

Подобно тому, как это всегда происходит при выделении из расплава более упорядоченной фазы, рождение частиц сопровождалось выделением тепла. (Вспомним, как зимой мы радуемся повышению температуры, когда на улице идет снег!) К концу эры быстрого "раздувания" Вселенная раскалилась настолько, что родившиеся частицы расплавились в кварк-глюонную плазму. Образовался громадный шар раскаленного вещества, точнее, "гроздь" огромного числа областей вселенных с различным вакуумом. Каждая из них как раз и есть тот горячий "праисторический мир" Гамова, в котором при дальнейшем, уже сравнительно медленном расширении Вселенной по стандартному фридмановскому сценарию "сварилось" окружающее нас вещество.

Теоретики обсуждают еще более совершенные космологические сценарии, в которых "гроздь" вселенных образуется "раздуванием" сверхмалых, порядка 10"33 сантиметра, пространственных "зернышек", возникающих в результате квантовых флуктуаций энергии и пространственно-временной метрики. Это предмет только еще рождающейся квантовой космологии.

Во всех случаях новый космологический сценарий не перечеркивает и не отбрасывает теорию Фридмана, он включает ее как необходимый фрагмент, описывающий более позднюю стадию развития Вселенной.

Самая сокровенная тайна природы

На временной оси Вселенной разумная жизнь в окрестностях нашего Солнца занимает крошечный, едва различимый интервал. Наши знания простираются значительно дальше. Мы можем делать достаточно уверенные прогнозы на 1025-1030 лет в будущее и вплоть до 10"25-10 30 секунды от "начала мира" в прошлое. С помощью единой теории сильных, электромагнитных и слабых взаимодействий можно рассматривать еще более широкий интервал приблизительно от 10 40 секунды до 10 °° лет. Полторы сотни порядков!

Правда, надежность предсказаний на краях интервала значительно снижается.

Если в единое взаимодействие включить еще и гравитационные силы, то тогда удается дотянуться до времен 11 порядка 10"43 секунды, когда Вселенная была квантовым объектом. К сожалению, теория "суперполя", которая реализовала бы давнюю мечту Эйнштеина о построении единой теории всех известных нам сил природы, находится пока еще в младенческом возрасте.

Что было еще раньше, как произошло рождение Вселенной,- об этом можно лишь гадать. Это тайна тайн.

Остается только утверждать, что материя заведомо не могла возникнуть "из ничего" и рождению "нашего мира"

предшествовали какие-то другие его состояния, хотя весьма вероятно, что понятия временного порядка - "следовать" и "предшествовать" - в таких особых состояниях материи просто не имеют смысла.

Была надежда получить сведения об "окрестностях" "начала мира", заглянув за край фридмановской Вселенной, на расстояния порядка 10 -23 километра, где находятся разлетающиеся осколки ее горячей фазы. Однако модель "раздувающейся" Вселенной убеждает в том, что там мы заметим лишь следы повторного разогрева Вселенной. О том, что было раньше, может сказать пока только теория.

А она подсказывает нам удивительные вещи! Например, единая теория "суперполя" становится замечательно последовательной и изящной, если допустить, что на расстояниях порядка 10 33 сантиметра, а именно такой была Вселенная в возрасте 10 43 секунды, пространство-время становится десятии одиннадцатимерным. "Лишние"

шесть-семь измерений имеют очень большую кривизну, и размеры Вселенной по этим направлениям чрезвычайно малы. Эти направления замыкаются в микромире, и мы их не замечаем.

Образно говоря, наш мир представляет собой поверхность длинного и тонкого десяти- или одиннадцатимерного стержня, точнее, проволоки, растянутой по четырем известным нам пространственно-временным измерениям и очень тонкой по остальным.

Более того, вследствие квантовых флуктуаций размерность мира может изменяться. В принципе (страшно сказать!) стать дробной, иррациональной и даже комплексной.

Вселенная необычайно сложна по своей структуре: многоэтажная, возможно, с переменной размерностью, взрывающаяся и плавно эволюционирующая из одной своей формы в другую. Здесь нас ждет еще немало непознанного и диковинного.

Граница Вселенной отодвигается

До последнего времени самой дала кой из галактик считалась носящая на романтическое имя ЗС 324, открыте несколько лет назад югославским ас рономом Станиславом Дьорговским его американским коллегой Хайроно Спинрадом. Расстояния до таких обектов обычно определяются так называемым красным смещением, то если изменением длины волны спектральной линии излучения, "долетающего"

до нас. Так вот, у ЗС 324 коэффициент смещения составлял 1,2. А это означает, что в более привычных земляна единицах измерения нас разделяет несколько миллиардов световых лет!

Недавно те же ученые, работая со местно на четырехметровом оптичв ском телескопе Китт-Пикской обсерватории в американском штате Аризоина открыли существование сразу шесть неизвестных дотоле галактик, каждый из которых еще более удалена от и шей. У одной из них - ей присвое"- наименование ЗС 256-коэффициент красного смещения достигает 1,82.

Новый "рекордсмен", находящий* от нас уже на расстоянии 12 миллиад дов световых лет, продолжает удаляется от нашей Галактики с гигантской скоростью, составляющей 72 проценскорости света. Это открытие не только расширяет пределы известного человеку мира, но и дает некоторое представление о той скорости, с какой происхдит расширение Вселенной.

Существуют ли "галактики-каннибалы"!

Учеными обнаружено, что некоторые галактики имеют в своем центре не одно, а несколько ядер. Такие необычные экземпляры встречаются вблизи центра скопления галактик, где велика плотность этих звездных систем. Поэтому вскоре возникло предположение, что многоядерные галактики образовались в этих перенаселенных районах путем поглощения при столкновениях одной более крупной галактикой двух-трех других, меньших. Дополнительные ядра - это просто их "непереваренные остатки". Такие многоядерные галактики стали называть галактиками-каннибалами. Правда, тогда же возникли сомнения в этой гипотезе.

Некоторые астрономы указывали, что времени существования Вселенной недостаточно для того, чтобы процесс столкновения двух-трех галактик дошел до наблюдаемой нами теперь стадии.

Недавние наблюдения показали, что, во всяком случае, одна из галактикканнибалов, причем считавшаяся типичной представительницей этого типа, не заслуживает такого названия. Обработка изображения этой галактики с помощью ЭВМ показала, что "лишние"

ядра не имеют к ней никакого отношения и принадлежат другим галактикам, лежащим дальше от нас в том же направлении. Это открытие заставляет серьезно усомниться в самом существовании таких "галактик-каннибалов".

Наш новый сосед

Магеллановы облака, Большое и Малое,- это сравнительно небольшие звездные системы, наименее удаленные от нашей Галактики. Их открытие приписывают одному из спутников знаменитого мореплавателя. Каждое из них удалено от нас примерно на 180 тысяч световых лет. В 1984 году астрономы составляли с помощью радиотелескопа размером 64 метра карту этой области пространства на волне 21 метр.

Неожиданно они обнаружили там третью звездную систему, которую назвали Магеллановым мини-облаком. Предполагают, что оно отделилось от Малого Магелланова облака 20 миллионов лет назад, когда с тем соприкоснулось Большое Магелланово облако. С тех пор мини-облако удалилось от своего родителя на 20 тысяч световых лет, и они расходятся теперь со скоростью 30 километров в секунду. Раньше миниоблако не могли обнаружить потому, что его заслоняло от нас Малое Магелланово облако.

В центре Млечного Пути

Вблизи центра Млечного Пути обнаружено загадочное образование огромная дуга горячего ионизированного газа длиной в 150 световых лет. Она состоит из многих полос меньшего размера. Что удерживает эти массы газа в виде упорядоченной структуры, подобной которой ранее не наблюдали? Напоминают они протуберанцы - языки светящихся газов, которые извергает Солнце. Исследователи пришли к выводу, что Галактика обладает, как Солнце, Земля и некоторые другие планеты, магнитным полем с двумя выраженными полюсами. Возможно, что это поле возникает в результате вращения Галактики. Иначе говоря, здесь действует "динамо-эффект", тот, что приводит к появлению магнитного поля вокруг ротора обычной динамо-машины. Если эта гипотеза подтвердится, она может стать ключом к пониманию многих астрономических явлений.

Во Вселенной открыто немало парных звезд, обращающихся вокруг общего центра. Немезида (по имени древнегреческой богини, которая карала всех возвысившихся за надменность,- намек на динозавров), полагают астрономы, если она существует, должна совершать оборот по своей орбите за 26 миллионов лет, сейчас она далеко, а вот через 15 миллионов лет должна подойти на близкое расстояние...

Планета X, по мнению авторов другой гипотезы, совершает один оборот вокруг Солнца за тысячу лет, и примерно раз в 28 миллионов лет планета сильно будоражит кометный пояс.

Что там, на космических трассах!

Палеонтологи установили: 247, 220 и 65 миллионов лет назад 95 процентов представителей всей жизни на Земле погибали (в последний раз вымерли гигантские динозавры). Известны еще семь случаев массового вымирания - от двадцати до пятидесяти процентоввидов. Ученые сошлись на том, что причина должна быть внеземной. Но какой?

Многие исследователи полагают, что время от времени рой комет срывается со своего "законного" места, расположенного на краю Солнечной системы, и направляется к Солнцу, захватывая Землю. На Земле резко изменяются условия жизни, наступает сильное похолодание от экранирования Солнца "кометными дождями", от поднятой пыли и т. п.

Но вот дальше ученые не столь единодушны. Одни считают, что кометы возмущаются Немезидой - нашим вторым Солнцем, другие - планетой X. Оба объекта, конечно, пока гипотетические.

Встреча с кометой Галлея

Рассказывает академик Р. Сагдеев

Проект "Вега" ("Венера - комета Галлея") был одним из самых сложных в истории исследований Солнечной системы при помощи космических аппаратов. Он состоял из трех частей: изучение атмосферы и поверхности Венеры при помощи посадочных аппаратов, изучение динамики атмосферы Венеры посредством аэростатных зондов (аэростаты были впервые в мире запущены в атмосферу другой планеты), пролет через Газопылевую атмосферу (кому)

и плазд.енную оболочку кометы Галлея.

Автоматическая межпланетная станция "Вега-1 " стартовала с космодрома Байконур 15 декабря 1984 года, через 6 дней за ней последовала "Вега-2".

Курс был взят на планету Венера. В июне 1985 года они друг за другом прошли вблизи Венеры. Перед пролетом планеты от них отделились спускаемые аппараты, которые вошли на второй космической скорости в атмосферу Венеры, и каждый из них разделился на две части - посадочный аппарат и аэростатный зонд. С помощью посадочного аппарата была проведена серия экспериментов по исследованию атмосферы и поверхности планеты.

Аэростатные зонды дрейфовали на высоте около 54 километров, и в течение двух суток их перемещение фиксировалось сетью наземных радиотелескопов. Успешно были выполнены первые две части программы, посвященные исследованиям Венеры.

Но самой интересной была все же третья часть проекта - исследования кометы Галлея. Это небесное тело оставило глубокий след в памяти человечества, на протяжении двух тысячелетий около тридцати раз приблизившись к Солнцу. А начиная со смелой гипотезы, выдвинутой Э. Галлеем, оно было объектом систематических исследований в астрономии. Неумолимой логикой космической эры и кометы должны были стать объектами прямых исследований.

Космическим аппаратам впервые предстояло "увидеть" ядро кометы, неуловимое для наземных телескопов. Встреча "Веги-1 " с кометой произошла 6 марта, а "Веги-2" - 9 марта 1986 года. Они прошли на расстоянии 8 900 и 8 000 километров от ее ядра.

Проект был осуществлен при широкой международной коопера"

ции и с участием научных организаций многих стран-СССР, Австрии, НРБ, ВНР, ГДР, ПНР, Франции, ФРГ, ЧССР.

Чем объясняется, что комете Галлея было оказано такое внимание? Отвечу, что, кроме "Веги-1" и "Веги-2", к ней направились и другие космические аппараты - "Джотто", снаряженный Европейским космическим агентством, и два маленьких японских аппарата "Суисей" ("Комета") и "Сакигаке" ("Пионер").

Почему вообще вдруг так возрос интерес к кометным исследованиям? За последние 20 лет СССР и США направили к планетам более тридцати межпланетных автоматических станций. Их полеты расширили представления о планетах и их спутниках. Но пришла пора вспомнить и о других членах солнечной семьи, в частности о кометах.

Кометы - это гости, прибывшие с очень далеких окраин Солнечной системы. Предполагается, что около 100 миллиардов комет постоянно "прописано" в кометном облаке, окружающем Солнце на расстоянии, в десять тысяч раз большем, чем от Солнца до Земли. Судьба их различна. Большинство их остается там миллиарды лет, некоторые покидают Солнечную систему, а некоторые переходят в ее внутреннюю часть и даже попадают на орбиты с относительно небольшим периодом, подобно комете Галлея.

Кометное облако, по-видимому, образовалось вместе с Солнечной системой. В этом случае, исследуя вещество комет,. мы получим сведения о первичном материале, из которого 4,5 миллиарда лет назад сформировались планеты и спутники.

В свойствах комет много загадочного. Комета становится хорошо видимой, когда она приближается к Солнцу на расстояние, примерно втрое большее, чем радиус земной орбиты. Она вначале выглядит как круглое светлое пятнышко (голова или кома), потом в сторону от Солнца вытягивается хвост. В самом центре головы находится невидимое тело, которое называется ядром. В ядре сосредоточена почти вся масса кометы. Главной особенностью ядра является то, что оно содержит много "летучего", то есть легкоиспаряющегося вещества. Это обычно водный лед с вкраплением других молекул. Летучий материал перемешан с тугоплавкими частицами - силикатными, углистыми, металлическими. По мере приближения к Солнцу испарение льда идет все сильнее и сильнее, потоки газа покидают ядро, увлекая за собой пыль. Как будто бы многое ясно, но до сих пор не было ответа на главный вопрос какова физическая структура ядра кометы, единое ли это тело, рой из многих тел, связанных тяготением или просто летящих рядом. Ученые отдавали предпочтение первой модели, но не было оснований решительно отвергать и другие.

Поэтому самой важной задачей в проекте "Вега" было исследование физических характеристик ядра кометы.

"сметные ядра наблюдались ранее с Земли, но только как звездообразные объекты (далеко за орбитой Юпитера, когда активность отсутствует), да и таких наблюдений очень мало. В проекте "Вега" впервые ядро кометы исследовалось как пространственно разрешенный объект, определены его строение, размеры, инфракрасная температура, получены оценки его состава и характеристик поверхностного слоя.

Мы не имели и долго еще не будем иметь технической возможности совершить посадку аппарата, на ядро кометы.

Слишком велики скорости встречи - в случае кометы Галлея это 78 километров в секунду. Опасно и пролетать на слишком близком расстоянии, так как кометная "пыль" очень опасна для космического аппарата. Расстояние пролета (чуть меньше десяти тысяч километров) было выбрано с учетом существовавших ранее представлений о количественных характеристиках кометной пыли. Как же исследовать ядро с такого расстояния? Использовалось два подхода: во-первых, дистанционные измерения при помощи оптических приборов и, во-вторых, прямые измерения вещества (газа и пыли), покидающего ядро и пересекающего траекторию, по которой движется аппарат.

Оптические приборы были размещены на специальной платформе, которая поворачивалась во время полета и автоматически отслеживала направление на ядро. Эта платформа была разработана совместно с чехословацкими и советскими специалистами и изготовлена в ЧССР. Три научных эксперимента выполнялись при помощи приборов, установленных на платформе. Один из них это телевизионная съемка ядра. Специальный сложный телевизионный комплекс ТВС разработан для этого советскими, венгерскими и французскими специалистами. Различные его узлы изготовлены в СССР, ВНР и Франции.

Другой прибор - это инфракрасный спектрометр ИКС, при помощи которого одновременно проводилось два разных эксперимента - измерялись поток инфракрасного излучения от ядра (тем самым определялась температура его поверхности) и спектр инфракрасного излучения внутренних "околоядерных" частей комы на длинах волн от 2,5 до 12 микрометров с целью определения ее состава. Научное руководство этими исследованиями осуществляли советские и французские специалисты, прибор был изготовлен во Франции.

Третий инструмент на платформе - трехканальный спектрометр ТКС, который получал спектр излучения внутренней ко.лы на длинах волн от 2800 до 18 тысяч ангстрем-был разработан и изготовлен совместно специалистами СССР, Болгарии и Франции.

Итоги исследований ядра кометы Галлея, проведенных при помощи оптических приборов, можно сформулировать следующим образом. Это монолитное тело, вытянутое, форма неправильная, размеры 14 километров большой оси, около 7 километров в поперечнике. Каждые сутки его покидает несколько миллионов тонн водяного пара. Вычисления показывают, что такая "производительность" требует, чтобы испарение шло по всей поверхности. Этим свойством могла бы обладать Поверхность ледяного тела. Но вместе с тем приборы "Веги" установили, что она черная (отражательная способность менее 5 процентов) и горячая (примерно 100 тысяч градусов Цельсия). Эта, казалось бы, невероятная, противоречивая картина укладывается в простую модель, которую можно сравнить с мартовским сугробом: конгломератом льда и тугоплавких частиц, отдаленным от внешнего пространства слоем черного пористого вещества с низкой теплопроводностью.

Этот слой принимает солнечное излучение, часть его переизлучает в инфракрасном диапазоне, часть передает ледяному конгломерату. Молекулы водяного пара, образующиеся в результате испарения, диффундируют сквозь поры вверх и покидают комету. При этом они увлекают отдельные более мелкие частицы пыли. Поверхностный слой в отдельных местах поверхности время от времени взламывается (если слой становится слишком толстым и поры закупориваются), тогда образуется активная область с особо мощным истечением вещества. Толщина пористого слоя невелика - от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров.

Слой этот обновляется очень быстро, за время порядка суток. Верхние его частицы отрываются и уносятся газом, а внизу прилипают новые.

Важные данные о составе ядра получены при помощи прямых измерений химического состава пыли, газа и плазмы в коме вдоль траектории полета.

Химический состав и концентрация ионов плазмы измерялись спектрометром кометной плазмы ПЛАЗМАГ. Эти измерения показали, что по относительному содержанию в потоке газа, уходящего от кометы, больше всего водяного пара, но есть также много других компонентов - атомных (водород, кислород, углерод) и молекулярных (моноокись и двуокись углерода, гидроксил, циан и др.). Полосы излучения примерно десятка молекулярных компонентов - этих же и других - зарегистрированы во внутренней коме при помощи инфракрасного и трехканального спектрометров. Особый интерес представляет вопрос о том, какие молекулы принадлежат к числу "родительских", то есть входящих непосредственно в состав ядра.

По-видимому, среди них главные - вода и углекислота, но многое указывает и на присутствие в ядре других молекул, в том числе и органических.

Вещество ядра скорее всего представляет собой так называемый "клатрат", то есть обычный водный лед, в кристаллическую решетку которого, как уже говорилось, "вкраплены" другие молекулы. С клатратом перемешаны частицы метеоритного состава, каменистые и металлические. Химический состав таких твердых частиц, которые входили в состав ядра, но покинули его под давлением газовых потоков, измерялся на траектории полета "Веги-1 " и "Веги-2" при помощи пылеударного масс-спектрометра ПУМА. В этом хитроумном устройстве химическому анализу подвергается облачко плазмы, возникающее при ударе пылинок со скоростью около 80 километров в секунду. Всего был измерен химический состав около 2000 индивидуальных частиц. Он оказался очень сложным и неоднородным. Есть частицы с преобладанием металлов, таких, как натрий, магний, кальций, железо и других, с примесью силикатов. На спектрах масс чисто видны пики кислорода и водорода, указывающие на присутствие молекул воды. Наконец, есть пылинки, в которых наряду с металлами присутствует значительное количество углерода.

Наличие разнородных пылинок указывает на сложную тепловую историю первичного материала Солнечной системы.

В результате экспедиции "Вега" ученые впервые увидели кометное ядро, получили большой объем данных о его составе и физических характеристиках, сделали выбор в пользу одной из теоретических моделей и существенно уточнили ее. Грубая схема заменена картиной реального природного объекта, ранее никогда не наблюдавшегося. Внешне он несколько напоминает спутники Марса - Фобос и Деймос, но еще более близким аналогом могут оказаться некоторые малые спутники Сатурна и Урана. Это укладывается в рамки гипотезы, предполагающей, что кометные ядра образовались сравнительно недалеко от Солнца, примерно там, где находятся планеты-гиганты от Юпитера до Нептуна, и были отброшены на большие расстояния при формировании этих планет.

Помимо исследований химического состава пылинок, измерялись количественные характеристики пылевого потока - специальные счетчики определяли количество ударов частиц разной массы (один из счетчиков был создан совместно с учеными из Чикагского университета). Эксперименты с пылевыми счетчиками показали, что около миллиона тонн космической пыли покидает кометное ядро ежесуточно. Поток ее неоднороден - он больше над активными областями ядра, кроме того, имеются эффекты, связанные с различным влиянием светового давления на движение частиц разных масс и размеров. Весьма неожиданным оказался характер распределения частиц по размерам: было обнаружено аномально большое количество малых частиц размером порядка сотой доли микрометра.

Газ, испаряющийся с ядра кометы и распространяющийся в межпланетную среду со скоростью около одного километра в секунду, в конечном счете полностью ионизируется солнечным излучением. В результате возникает гигантское плазменное образование размером около одного миллиона километров, создающее препятствие на пути сверхзвукового потока солнечного ветра - плазмы из нагретой солнечной короны. Даже магнитосфера Земли, взаимодействие которой с солнечным ветром изучается уже более четверти века с начала космической эры, имеет в 10-15 раз меньшие размеры.

Перед кометой в сверхзвуковом потоке солнечной плазмы образуется своеобразная ударная волна, не похожая по своей структуре на хорошо изученные ударные волны перед Землей и другими планетами. Она была обнаружена

и изучена приборами плазменного комплекса аппаратов "Вега", в состав которого входят энергоспектрометр плазмы, магнитометр, анализаторы низкочастотных заряженных частиц.

Прямые измерения плазмы и плазменных волн во внутренней части комы с аппаратов "Вега" могут понять особенности образования плазмы и излучения газа не только в кометах, но и в ряде других астрофизических объектов, в которых взаимодействие плазм играет большую роль.

Смерть звезды порождает... звезды!

((Сверхновые" или "сверхстарые")

Заметить какие-либо изменения в мире звезд удается крайне редко.

"Звездой-гостьей" назвали китайские летописцы яркое светило, появившееся на небосводе в 1054 году и вновь погасшее через несколько месяцев: в наше время за такими событиями утвердилось довольно нелепое название "сверхновые" звезды. Дело в том, что "сверхновые" в действительности являются умирающими объектами, вспыхивающими в предсмертных конвульсиях. Поэтому точнее было бы назвать их "сверхстарыми" звездами.

В отличие от бурных предсмертных мгновений, когда слабенькая звездочка вдруг становится ярчайшей звездой небосвода, процесс рождения звезд выглядит совсем не ярко. Только в последние годы, используя радио- и ин-, фракрасные телескопы, астрономы смогли частично понять процессы, происходящие в толще непрозрачных для света облаков межзвездного газа и пыли. Закрытый от излучения горячих; звезд пеленой межзвездной пыли, газ остывает почти до абсолютного нуля (-273°С), сжимается, уплотняется и разбивается силами гравитации на части - протозвезды. Долгое время температура протозвезды остается очень низкой, и состоит она в основном из молекул водорода и других химических элементов, способных излучать радиоволны. На этом этапе их уже могут изучать радиоастрономы.

Когда центральная часть протозвезды сжимается и достаточно сильно разогревается, молекулы разрушаются, их радиоизлучение пропадает, но горячая газопылевая оболочка протозвезды становится источником теплового излучения - на этом этапе основную информацию астрономы получают с помощью инфракрасных телескопов.

Впрочем, проследить все этапы эволюции какой-либо конкретной протозвезды никогда не удается, процесс формирования длится миллионы лет. Поэтому астрономы изучают в одних областях Галактики холодные газовые облака, в других областях - фрагментацию этих облаков на отдельные сгусткипротозвезды, в третьих - различные этапы сжатия протозвезд и их превращение в нормальные звезды. И лишь затем на основе собранных данных воссоздается полная картина рождения звезды.

Эпидемия в созвездии Ориона

Один из ближайших к нам очагов недавнего звездообразования находится в направлении созвездия Орион.

Туманность Ориона удалена от нас на расстояние в 1500 световых лет. Область, заполненная молодыми яркими звездами и нагретым их излучением горячим газом, расположилась на краю гигантского холодного облака, занимающего почти все созвездие. В глубине холодного облака не заметно признаков звездообразования, но, чем ближе к яркой Туманности Ориона, тем яснее они проявляются. Сначала становятся заметными небольшие газовые конденсации, о которых еще нельзя сказать наверняка, что они станут звездами:

в них идет борьба сил гравитации и газового давления - если победит гравитация, эти конденсации станут протозвездами, а затем и звездами. Но вблизи границы между холодным облаком и Туманностью Ориона ситуация уже более ясная: здесь, без сомнения, рождаются звезды. Об этом говорят обнаруженные там группы инфракрасных источников - молодые группировки звезд, не успевшие сбросить с себя пылевые оболочки, а также найденные радиоастрономами необычайно мощные источники излучения - мазеры.

Это небольшие газовые конденсации в окрестности молодых звезд, где радиоволны усиливаются примерно так же, как свет в наших лазерах.

В холодном газовом облаке процесс звездообразования развивается не хаотически, а как эпидемия: возникает на краю облака, а затем постепенно захватывает внутренние его части. Волна звездообразования как бы прокатывается по облаку, и там, где она прошла, начинают рождаться звезды.

Но какая причина вызывает эту волну?

Ускоритель звездообразования

Причин может быть несколько. Это и взаимные столкновения облаков, и встреча их со спиральными рукавами Галактики, и некоторые другие события, приводящие к уплотнению газа в облаках. Но, пожалуй, нам более интересен случай, когда волну звездообразования "запускает" внутрь облака взорвавшаяся рядом с ним умирающая звезда-сверхновая. Наблюдения показывают, что группировки молодых звезд часто бывают связаны с остатками вспышек сверхновых. Например, группа горячих звезд в созвездии Большого Пса находится на краю гигантской газовой оболочки - остатка сверхновой, вспыхнувшей около 500 тысяч лет назад.

Аналогичная ситуация наблюдается в созвездии Единорога-здесь сверхновая разрушила массивное облако и "заставила" часть его газа превратиться в звезды. Впрочем, вовсе не обязательно, чтобы рядом со сверхновой заранее существовало газовое облако.

Разлетаясь с большой скоростью, оболочка сверхновой, как бульдозер, сгребает впереди себя межзвездный газ, уплотняет его и превращает в облака, в которых тут же может начаться процесс звездообразования. Таким образом, смерть одних звезд стимулирует рождение других.

Конечно, и без сверхновых звезды в Галактике рождались бы. Но вспышка сверхновой как бы ускоряет все события: разреженный газ она нагревает и заставляет расширяться и становиться еще более разреженным, а плотные газовые облака уплотняет, делает непрозрачными, заставляет охлаждаться и быстро превращаться в звезды или целые звездные скопления.

Происхождение Солнечной системы

Итак, с одной стороны, эти вспышки "подстегивают" волну звездообразования и заставляют ее двигаться дальше, в глубь облака. Однако с другой - они становятся одной из главных причин разрушения звездных скоплений.

Дело в том, что процесс звездообразования, подгоняемый вспышками сверхновых, приводит к тому, что молодые звезды в момент своего рождения имеют немалые скорости: ведь оболочка сверхновой не только сжимает, но и расталкивает в разные стороны облака газа. Звезды при этом рождаются на больших расстояниях друг от друга и не могут удержаться вместе силами взаимного притяжения. Но даже если в рождении звезд сверхновые и не участвовали и облако сжалось само, все равно наиболее массивные из образовавшихся звезд быстро пройдут свой жизненный путь и начнут взрываться, как сверхновые. Эти взрывы нагреют остатки газа, который быстро расширится и покинет область звездообразования.

Лишившись газа, молодой звездный агрегат существенно "потеряет в весе", притяжение его ослабнет, и значительная доля молодых звезд сразу же убежит из скопления. Образуется расширяющаяся звездная ассоциация. Именно в таких ассоциациях содержится солидная доля молодых звезд.

Разгадка основных закономерностей в судьбах умирающих и рождающихся звезд, взаимосвязь этих судеб имеет чрезвычайно важное значение для познания жизни Вселенной. Полученные представления позволяют, в частности, искать здесь ответ на один из фундаментальных вопросов естествознания происхождение нашей Солнечной системы. Так, изучение химического состава метеоритов показало, что незадолго до ее возникновения ее вещество было обогащено некоторыми радиоактивными изотопами из числа тех, что образуются при взрывах массивных звезд. Поэтому вполне вероятно, что причиной рождения Солнца и всей нашей планетной системы был близкий взрыв сверхновой.

Вихри рождают излучение

В последние годы приборы, установленные на искусственных спутниках Земли, обнаруживают новые источники гамма-излучения, которые до сих пор не удавалось "привязать" к уже известным астрономическим объектам.

Были предположения, что большинство этих источников гамма-излучения не что иное, как гигантские молекулярные облака. Такие облака известны астрономам довольно давно, это огромные скопления газа, в основном молекулярного водорода. Протяженность их - несколько десятков парсек, а масса водорода в одном облаке равна сотне масс Солнца. Сейчас в нашей Галактике известны несколько тысяч молекулярных облаков.

Сотрудники Физического Института АН СССР имени П. Н. Лебедева провели расчеты и нашли условия, при которых галактические облака становятся источником гамма-волн. Иными словами, ученые предложили новую модель, согласно которой вновь обнаруженными источниками гамма-излучения могут быть галактические молекулярные облака. Излучения порождают вихри в облаках газа. Турбулентное движение молекулярного газа в галактических облаках работает как своеобразный ускоритель частиц: в переменных магнитных полях энергия нейтрального газа преобразуется в энергию ускоренных частиц - молекул, ядер, электронов.

Взаимодействие таких частиц между собой, их ускорение или торможение как раз и приводят к излучению электромагнитных волн в гамма-диапазоне.

Согласно новой модели, предложенной советскими астрофизиками, плотность космических лучей в галактических облаках может быть в тысячи раз больше, чем плотность их в межзвездном пространстве. Этот вывод еще предстоит подтвердить или опровергнуть, тем не менее уже сейчас модель турбулентности нейтрального газа поможет объяснить многие астрофизические наблюдения. Например, по-новому осветить вопрос о происхождении космического излучения.

В глубины вещества

Используя установки для улавливания приходящих из космоса частиц гигантских энергий в эксперименте "Памир", ученые получили новые данные об их взаимодействиях с ядрами атомов вещества.

Как предполагают физики, в космосе и в изредка вспыхивающих сверхновых звездах действуют электромагнитные поля, которые ускоряют частицы до энергий в сотни тысяч и даже миллионы раз больших, чем те, что получаются в земных условиях.

В горах Памира на высоте почти пять тысяч метров на ровной площадке уложено нечто вроде слоеного "пирога" из свинца и специальной рентгеновской пленки, упакованной в свето- и водонепроницаемые пакеты. Такой "пирог" покрывает территорию почти в тысячу квадратных метров. Одной рентгеновской пленки используется около гектара. Частицы, попадая в рентгеноэмульсионную камеру, образуют на пленке пятна, по которым можно судить об их энергии и о характере взаимодействия с ядрами атомов вещества.

В эксперименте участвует несколько институтов Академии наук СССР, институты академий наук Грузии, Казахстана, Таджикистана и Узбекистана. С советскими учеными сотрудничают физики социалистических стран, а также Японии. Кстати, последние проводят аналогичные исследования на склонах знаменитого вулкана Фудзияма.

Пульсация Солнца:

новая гипотеза

Строение Солнечной системы определяется равномерными пульсациями Солнца, считает советский астрофизик Альберт Чечельницкий. Эти пульсирующие движения, которые открыли советские астрофизики, повторяются практически через каждые полтора часа.

В результате меняются яркость Солнца и его размеры. Пульсирующие движения Солнца передаются окружающей его плазме. Чечельницкий считает, что этот ритм сохраняется в Солнечной системе в течение миллиардов лет. На ранних стадиях развития Солнечной системы, когда вещество планет находилось в распыленном состоянии, пульсации Солнца способствовали концентрации межпланетной материи и образованию планет. Орбиты планет Солнечной системы также во многом зависят от солнечных пульсации.

Эхо солнечных бурь

О новом космическом проекте "ИНТЕРШОК"

Наше светило ежеминутно расходует 240 миллионов тонн своей массы. Долгое время понятие "светит и греет" считалось достаточным для определения воздействия Солнца на Землю. Затем выяснилось, что оно посылает в пространство не только тепловые и световые лучи, но и радиоволны. Полеты за пределы Земли позволили получить еще больше сведений о так называемом дальнем ультрафиолетовом и рентгеновском излучениях Солнца. В 1959 году советские "лунники" обнаружили солнечный ветер, движение масс, но не воздушных, а частиц плазмы. Порождает этот ветер не само Солнце, а его корона - серебристо-жемчужная плазменная сфера, простирающаяся на десятки миллионов километров за пределы солнечного диска.

Земля - грандиозный магнит, и солнечный ветер активно влияет на формирование ее магнитосферы, которая со стороны Солнца оказывается "поджатой" к Земле, а в "заветренной" стороне растягивается на многие десятки и даже сотни миллионов километров, образуя длинный магнитный шлейф. Под воздействием возмущений солнечного поля магнитное поле Земли испытывает ответные возмущения, которые проявляются в виде магнитных бурь, полярных сияний.

Гипотез и догадок о причинах и следствиях солнечно-земных связей появилось, особенно за последние годы, немало. Но, чтобы поставить предположения на твердый научный фундамент, требовалось накопить достаточно данных не только для создания стройной и обоснованной теории, но и для практического их использования.

Уже первый спутник, запущенный в 1969 году по программе "Интеркосмос", имел ярко выраженную солнечную "ориентацию". За ним в солнечную серию вошли "Интеркосмос"-4,-7-11, -16. Все они проводили исследования в диапазоне волн, недоступном для земных обсерваторий. Приборы космических лабораторий помогли разобраться в механизме генерации коротковолнового излучения при вспышках и других активных процессах на Солнце, а также воздействии такого излучения на плотность и состав верхних слоев атмосферы Земли. В свою очередь, i это послужило основой для построения более точной теории ионосферных возмущений.

Исследования были продолжены на качественно новой основе-с бортау автоматических станций "Прогноз".

Орбита этих станций "вытянута" навстречу Солнцу и достигает в апогее двухсот тысяч километров. Это позволяет в течение большей части периода обращеиия проводить исследования из районов, расположенных вне воздействия магнитного поля Земли. В таких условиях становится возможным наблюдение солнечного ветра, не возмущенного земным полем. Основная задача проекта "Интершок" - изучение так называемых ударных волн.

Дело в том, что частицы солнечного ветра движутся от Солнца с постоянно нарастающей скоростью - их "подталкивает" более горячий газ. Еще задолго до подхода к Земле она достигает скорости звука. Когда такой сверхзвуковой поток плазмы налетает на нашу планету, перед ней возникает ударная волна, аналогично тому, как она образуется у реактивного самолета, летящего со сверхзвуковой скоростью в атмосфере.

Во время вспышек на Солнце, которые сопровождаются выбросами из , короны огромных масс плазмы, плотность, температура и скорость солнечного ветра могут намного превышать средние параметры. Рекордные их значения были зарегистрированы спутнинами "Прогноз" в 1972 году. Скорость ветра достигала 2000 километров в секунду. При этом в межпланетном пространстве наблюдалось образование дополнительных, помимо околоземной, ударных волн.

Гипотеза о существовании таких ударных волн впервые была выдвинута в 1959 году советским ученым Р. Сагдеевым, ныне академиком, директором Института космических исследований АН СССР. После обнаружения их в космосе как в СССР, так и в других странах были проведены многочисленные эксперименты, в которых изучались их свойства.

Одна из главных особенностей проекта "Интершок" - комплексный характер исследований. Совместными усилиями советских и чехословацких специалистов создана научная аппаратура, которая обеспечивает регистрацию всех основных явлений вблизи и внутри фронта ударной волны. Бортовая ЭВМ осуществляет управление программой измерений и потоком информации. Момент пересечения ударной волны распознается автоматически. Это позволяет реализовать вблизи ее фронта режим быстрой регистрации данных, что очень важно, поскольку спутник проходит через интересующие ученых районы за минуты.

Орбита спутника "Прогноз" обеспечивает исследования как околоземной ударной волны, так и межпланетных ударных волн, возникающих при солнечных вспышках. Это дает возможность проследить их характеристики в различных условиях и в зависимости от параметров потока плазмы солнечного ветра.

Исключительно высокая временная разрешающая способность комплекса научной аппаратуры, установленной на "Прогнозе-10" (она в 30-100 раз выше, чем это было достигнуто в лучших зарубежных экспериментах), позволяет хорошо разделить различные события и детально выявить, как развиваются во времени все процессы в ударных волнах, и проследить их отголоски на Земле.

Надо сказать, что изучение ударных волн играет большую роль и в познании явлений в далеком космосе. В частности, считается, например, что в них разгоняются частицы космических лучей. При этом они достигают энергий, которые пока не могут быть реализованы в самых мощных земных ускорителях заряженных частиц.

Спираль на Солнце

Наблюдения пятен на Солнце позволяют во многом прояснить природу и происхождение сравнительно холодных областей, где развивается мощное магнитное поле. Очертания всех наблюдавшихся до последнего времени солнечных пятен представляли собой более или менее правильную окружность со средним диаметром около 10 тысяч километров. Однако 19 февраля 1982 года группа сотрудников Китт-Пикской национальной обсерватории США, возглавляемая известным астрономом Уильямом Ливингстоном, впервые обнаружила на Солнце пятно, имеющее форму спирали. Размер этого необычного образования, напоминающего очертаниями спиральную галактику, также был непривычно велик: оно достигало 80 тысяч километров в поперечнике.

Пятна на Солнце нередко служат источником солнечных вспышек, и возникло опасение, что столь крупное вызовет вспышку необычной интенсивности, а за ней на Земле последуют мощные магнитные бури и нарушения радиосвязи. Однако этого не случилось. В течение примерно двух суток с момента своего рождения гигантская спираль "рассосалась", образовав несколько более мелких пятен. Астрофизики доподлинно еще не знают, как и почему возникают такие явления.

Сценарий солнечной вспышки

Солнечные вспышки занимают умы ученых уже второе столетие, однако сущность этого грандиозного явления природы еще до конца не познана. Совершенствование техники наблюдений, развитие теоретических представлений пополняют наши знания, изменяют взгляды на природу и механизм вспышек. Так, довольно долго считали, что они образуются в хромосфере Солнца небольшом слое между видимой поверхностью светила и его короной.

Но когда наблюдать Солнце стали с помощью космической техники, выяснилось, что главные события вспышки разыгрываются в солнечной короне.

Вспышки - гигантские всплески излучения во всех диапазонах электромагнитного спектра, от гамма-лучей до сверхдлинных радиоволн. Специалисты различают рентгеновские, протонные и иные вспышки. Последние исследования дают основание считать, что вспышка - это единое сложное явление, захватывающее все слои солнечной атмосферы и оказывающее разнообразное воздействие на околосолнечное пространство, Землю и другие планеты.

Вспышки обычно возникают в активных областях поверхности Солнца, где наблюдается сильное магнитное поле, откуда черпается энергия вспышек.

В ходе каждой из них различают три стадии: предвспышечную, которая длится часы и даже десятки часов, импульсную, продолжающуюся всего несколько минут, за которые быстро возрастает излучение, и плавную, во время которой всплеск излучения постепенно затухает.

Наблюдения последних лет позволили создать своего рода сценарий солнечной вспышки. Сначала, при изменении магнитного поля в активной области, на высоте в десятки тысяч километров над поверхностью Солнца /его фотосферой/ начинается медленный разогрев солнечной плазмы. Потом в плазме возникают неустойчивости, приводящие к разрыву токовых слоев /образований в виде шнуров, в которых возникает ток/, что и вызывает собственно вспышку - выделение большого количества энергии, которая тратится на дальнейший разогрев плазмы и ускорение электронов. Та часть электронов, которая движется от центра Солнца, проходит через корону в межпланетное пространство, образуя солнечный ветер, достигающий Земли и других планет.

Описывая другие "эпизоды" развития солнечной вспышки, авторы замечают, что в созданном ими сценарии еще много неясных вопросов, ответы на которые принесут новые наблюдения.

Загадки темных колец

Восемь лет назад с борта самолета, оснащенного астрономическими приборами, впервые были замечены кольца вокруг планеты Уран. И с тех пор ученые бьются над вопросом: из чего же они состоят?

Уже на Земле инфракрасные телескопы показали, что концентрические круги вокруг Урана гораздо темнее, чем у Сатурна. Более того, с помощью ЭВМ удалось определить, что кольца Урана отражают всего 2 процента падающего на них света, следовательно, состоять они должны из материала, который во много раз темнее... всех существующих в Солнечной системе. По мнению одних специалистов, речь может идти о замерзшем метане, почерневшем за миллионы лет от высокоэнергетических космических излучений. Другие склонны представить материал колец в виде каменной пыли с частицами железа и никеля.

В багаж... галактику!

Состоится ли полет человека к другим галактикам?

Очевидный для фантастов утвердительный ответ ставится наукой под сомнение. Согласно новой гипотезе, высказанной белорусским физиком Юрием Михайловым, межгалактическое путешествие возможно, если космонавты возьмут с собой в полет количество веч щества, соизмеримое... с массой нашей галактики. Иначе, как следует из это" научной версии, и звездолет, и CBMI космонавты распадутся на элементар ные частицы, едва начнут покидать пределы Галактики.

Ритмы оледенения и потепления

Многолетние исследования природрадиоактивности позволили автору гипотезы высказать предположение, что радиоактивность вещества проявляется не во всех точках пространства, а зависит от расстояния до центра Галактики. Ближе к нему, следует из гипотезы есть зоны, в которых и плутоний, и уран и следующие за ними более тяжелые вещества находятся в нерадиоактивном состоянии. Зато по мере приближена к "периферии" звездной системы разряд неустойчивых попадают все более легкие элементы. Вещество распадается на бор, бериллий, литий, альфа-частицы, отдельные протоны и электроны. Ведь именно они обнаруживаются в составе космического излучения межгалактических пространст!

- Расчеты и анализ фактов показывают, что расширение пространства процесс, затрагивающий не только макромир, но и мир молекул, атомов, считает ученый.- Причем на микро уровне расширение должно носить квантовый, то есть скачкообразный характер.

Гипотеза дает логическое объяснение некоторым непонятным прежде явлениям, позволяя предсказать их дальнейшее течение. Например, радиоактивный распад очередного вещества, сопровождающийся выделением большого количества тепла, может диктовать ритм эпох оледенения и потепления, которые много раз сменяли друг друга и ярко выражены в геологических отложениях.

Земля "растет"

Причем загадочно быстро. Подсчитано даже, что для того чтобы все материки земного шара точно сомкнулись по береговым линиям, его диаметр должен быть вдвое меньшим. Но откуда взялось столько вещества? Новые представления о характере процессов, протекающих в веществе, похоже, дают ответ и на этот вопрос. Масса Земли практически не увеличилась. Изменилась в результате постоянного "дрейфа" нашей планеты от центра Галактики плотность земного вещества, которое теперь занимает больший объем.

Весьма интересное предположение и о поведении спутников планет. Как и наша Луна, они всегда обращены к телу, вокруг которого вращаются одной и той же стороной. Логика рассуждений здесь такова. Зная об огромной роли вулканизма в эволюции нашего спутника, можно утверждать, что ядро Луны жидкое. Во всяком случае, было жидким прежде. Под действием постоянного мощного притяжения Земли и центробежных сил в нем неизбежно должна была произойти сепарация элементов, различных по атомным и молекулярным массам. Более тяжелые концентрировались в одной половине ^Лра, легкие - в противоположной.

По мере остывания и затвердевания лунных пород такое разделение фиксировалось. /О том, что плотность Луны неравномерна, свидетельствует значение так называемого безразмерного момента инерции, которое удалось определить с помощью искусственных спутников. Более того, под действием гравитационного поля Земли Луна постепенно приобретала грушеобразную форму, вытянутую к нашей планете.

Лунные "кувырки"

А дальше происходило уж совсем неожиданное. Каждый радиоактивный рубеж, который проходила Луна, двигаясь с Землей от ценра Галактики, вызывал распад все новых элементов. Последовательно превращаясь в более легкие, они нарушали устойчивость Луны. Наступал момент, когда механическое равновесие терялось, и наш спутник совершал "кувырок", поворачиваясь к Земле противоположной стороной. Разогреваясь от радиоактивного распада, ядро вновь "разжижалось", нарастал вулканизм, вновь происходило разделение элементов. И так до следующего "кувырка".

Аналогичные процессы, возможно, протекают ныне в недрах многих планет и их спутников. Причем, переворачиваясь всегда в сторону большей плотности вещества, небесные тела нарушают сложившиеся структуры в Галактике и порождают своеобразную цепную реакцию нестабильности. В результате галактики постепенно закручиваются в спиральные структуры.

Иллюстрацией к гипотезе, по мнению ее автора, может служить и то, что в последние годы у многих галактик обнаружены громадные слабосветящиеся короны. Возможно, это не что иное, как следы постепенного распада расширяющегося вещества окраин стареющих звездных систем...

Не означает ли это, что у человечества в отдаленном будущем возникнет гораздо более высокая причина для переселения в другие области Галактики, чем простая тяга к странствиям?

На пыльных перекрестках космических дорог

Летчик-космонавт Г. Гречко в свое время весьма заинтриговал журналистов, заявив, что вместе с Ю. Романенко они собственными глазами видели...

НЛО - неопознанный летающий объект. И, выдержав паузу, добавил, что через несколько минут его "опознали" - это был сверкающий в лучах Солнца контейнер с отходами. Словом, фантасты не так уж далеки от истины, когда утверждают, что "летающие тарелки" прибывают к нам из космоса.

Во всяком случае, некоторые из них...

Но, как видите, это не звездные корабли собратьев по разуму. Изготовлены они на Земле.

Отработавшие ступени ракет, топливные баки, переходные отсеки, люки, различные фрагменты космических аппаратов подолгу движутся по околоземным орбитам. А когда, наконец, они сходят с орбит и врываются с огромной скоростью в верхние слои атмосферы, то, сгорая в ней, поражают очевидцев красочными зрелищами, и легковерные люди порой принимают их за корабли "пришельцев".

Особенно яркими "тарелки" бывают в утренние и вечерние часы, когда объекты подсвечиваются лучами Солнца.

По словам летчика-космонавта, профессора К. Феоктистова, ежедневно орбиты покидают от 5 до 20 космических тел искусственного происхождения. Они не так уж и безобидны, эти космические отходы. Так, в 1983 году, когда американский корабль "Челленджер" вернулся на Землю с трещиной в лобовом стекле, инженеры вначале решили, что оно пострадало от удара метеорита. Однако анализ следов, оставленных в трещине, показал, что столкновение произошло с предметом искусственного происхождения.

Особую опасность представляют мелкие детали размером с теннисный мяч. По зарубежным данным, их в космосе около 40 тысяч. А количество совсем уж маленьких частиц вообще подсчитать трудно.

Основная доля мусора на орбитах образуется при авариях космических аппаратов или при их вынужденной ликвидации. Так, взорвавшаяся в 1961 году вторая ступень ракеты ВВС США развалилась на 260 фрагментов, которые можно было наблюдать с Земли. Около двухсот из них до сих пор находятся на орбите. Более 1400 обломков образовалось при взрывах двигателей второй ступени американских ракет "Дельта" - они тоже изрядно засорили космос.

Что же говорить о более чем миллиарде металлических иголок, которые вывели на орбиту ВВС США, чтобы проверить возможность организовать связь через искусственно созданный слой, отражающий радиоволны. Именно из-за столкновения со скоплениями иголок, как считают специалисты, развалился на части в 1975 году спутникзонд "Пагеос".

Самые опасные трассы в космосе - это орбиты, пролегающие над полюсами или вблизи них. Большинство метеорологических, американских разведывательных, а также некоторых научных спутников выводится на полярные орбиты - в этом случае они могут пролетать над каждой точкой земного шара примерно раз в две недели. Их орбиты пересекаются над полюсами, на них-то и сосредоточено большое число космических обломков.

Словом, сейчас опасность столкновения космического аппарата с обломками искусственного происхождения в два-пять раз превышает риск встречи с метеоритом.

Сегодня это кажется шуткой, но не исключено, что в будущем на орбитах появятся "уборочные машины", которые будут очищать космические "улицы" от скопившегося и столь опасного в заоблачных высях мусора.

Радиотелескоп солнечного патруля

Солнечная активность, как известно, влияет не только на околоземное космическое пространство, но и на Землю.

Вспышки на Солнце приводят к помехам в работе систем радиосвязи, навигации, вызывают необычные и особо опасные изменения погоды. Чтобы предупредить нежелательные последствия или свести к минимуму ущерб от них:

необходимо круглосуточное комплексное наблюдение Солнца. Для этогс создаются специальные станции, экспедиционные пункты наблюдений е различных регионах Земли, ведется патрульное наблюдение на научноисследовательских судах в океане.

Специалисты одного из предприятий города Горького демонстрировали на ВДНХ СССР экспедиционный радиотелескоп для патрульных наблюдений! радиоизлучений Солнца.

Он работает в автоматическом режиме и непрерывно принимает, регистрирует и оценивает радиоизлучения нашего светила в миллиметровом и сантиметровом диапазонах волн. При~ вод радиотелескопа имеет два режима работы - автоматического и полуавтоматического слежения за Солнцем.

2. О ЧЕМ ШУМИТ ЗЕМЛЯ

Луна-свидетель

Возраст нашей планеты около 4,6 миллиарда лет. О том, что происходило на Земле в начальные периоды ее развития, какую площадь занимали воды Мирового океана, а какую - континенты, как эти континенты располагались, как перемещались,- обо всем этом мы теперь можем судить лишь по косвенным данным.

Научные сотрудники Института физики Земли имени О. Ю. Шмидта АН СССР недавно предложили способ реконструкции древней геологической истории Земли, основанный на анализе эволюции орбиты земного спутника - Луны.

По современным представлениям, возраст Луны близок к возрасту Земли. Она в наши дни находится на расстоянии 60,3 земных радиуса /такое измерение дает более наглядное представление о расстоянии, чем традиционное-в тысячах километров/, но расстояние это непрерывно меняется.

Луна удаляется от нас. С помощью лазерной локации установлено, что она отодвигается со скоростью 3,8 сантиметра в год. Ученые считают, что расстояние между Землей и Луной 4 миллиарда лет назад было в 3 раза меньше современного: Луна была удалена примерно на 20 земных радиусов.

Однако скорость "убегания" Луны не остается постоянной. Если бы это было не так, то Луне для того, чтобы отодвинуться с расстояния 20 земных радиусов на расстояние более 60 земных радиусов /сегодняшнее/, потребовалось бы не менее 6 миллиардов лет. А мы знаем, что возраст Земли и Луны - 4,6 миллиарда лет.

Если принять, что механический момент количества движений для системы Земля - Луна оставался постоянным в течение длительного времени, то, опираясь на законы механики, можно рассчитать, как за последние 4 миллиарда лет изменилась орбита Луны.

Эти же расчеты дают возможность определить и периоды вращения Земли:

число дней в году и продолжительность земных суток в разные периоды истории планеты. /Заметим, что эти расчетные величины есть с чем сравнивать: слои роста ископаемых кораллов, двустворчатых моллюсков, водорослей позволяют определить число дней в году почти на 3 миллиарда лет назад.

Расчет, проведенный сотрудниками Института физики Земли, показал, например, что 2,6 миллиарда лет назад, когда Луна была удалена на расстояние 23,2 земных радиуса, сутки на Земле длились всего 8,4 часа; в более близкое к нам время, когда Луна отстояла от Земли на 50 земных радиусов, продолжительность земных суток составляла 22,4 часа.

Расчет изменений лунной орбиты позволил получить интересные данные о соотношении площади континентов и океана на древней Земле. Как в наши дни, так и в далеком прошлом Мировой океан испытывал действие приливов. Уровень океанских вод периодически поднимался и опускался под действием лунного притяжения. При этом запаздывание приливных явлений по фазе было тем больше, чем больше океанские волны рассеивались, выходя на берег, то есть чем больше на поверхности Земли было мелких краевых морей. И наоборот, меньшее запаздывание приливов должно говорить о том, что территории, занятые мелководными бассейнами, составляют малую долю. Такой подход и расчет величины запаздывания позволили судить о расположении континентов в древние геологические эпохи. Из расчетных данных следует, что был на Земле период, когда континенты были сгруппированы в один суперконтинент-Пангею. Затем в эпоху, отстоящую от нас на 2,5-1,5 миллиарда лет, началось раздвижение континентов.

Оно сопровождалось сильным ростом площади краевых мелководных бассейнов. В этом же промежутке времени Луна отодвигалась от Земли гораздо быстрее, чем в настоящее время. Проведенные расчеты дают возможность проследить, как постепенно возрастала площадь земной суши. Примерно 1,6 миллиарда лет назад территория континентов была почти в 3 раза меньше, чем нынешняя, а 0,6 миллиарда лет назад континенты занимали площадь, которая лишь на 20 процентов меньше современной.

Размышления о будущем геологии

Рассказывает академик А. Яншин

С начала каменного века и до середины XX столетия человек искал, разведывал и добывал только те полезные ископаемые, которые он находил на поверхности Земли. Так было во всех странах мира, так было и у нас. Угли Донбасса, Кузбасса и Караганды, железные руды Кривого Рога и Нижнего Тагила, золотые россыпи Урала и Колымы, полиметаллические руды Алтая и Забайкалья - все это было найдено по выходам полезных ископаемых на поверхность Земли, причем обычно не геологами, а крестьянами, пастухами, охотниками, штейгерами и рабочимирудознатцами горных заводов. Геологи приходили лишь потом - изучать и оценивать сделанные открытия.

За последние три десятилетия наша страна вступила на принципиально новый путь поисков, разведки и эксплуатации месторождений полезных ископаемых, невидимых с поверхности, залегающих на глубине. Каковы закономерности размещения в земной коре полезных ископаемых? По этой важной проблеме теоретические исследован). ведутся в двух направлениях.

Первое из них - разработка ученых о геологических формациях, ОСНОЕ которого были заложены трудами ак демика Н. С. Шатского. Формациям ученый называл естественные сообщ, ства горных пород, которые возникаь при определенном тектоническом pi жиме и обладают определенны только им свойственным набором п лезных ископаемых. Н. Шатский из чал формации осадочных и вулкаьческих пород, а его идеи были ПОДХЕ чены сибирскими геологами и переь сены на породы магматического прохождения. Эти исследования увенчались открытием новых месторожден богатых железных руд в горах вокр Кузбасса и полиметаллических месрождений на востоке Сибири. За серию монографий, в которых были описа результаты этих исследований, большой группе сибирских ученых в 1983 ду была присуждена Государственой премия.

Другое направление. С учением формациях связано выяснение многих закономерностей размещения в земной коре различных полезных ископ мых. Оказалось, что даже одинаков или близкие по составу пород фор ции могут содержать разные компп сы полезных ископаемых в зависи. сти от времени своего образование наоборот, однотипные полезные ископаемые в разные периоды геологической истории Земли свойственны ным формациям. Характерный гмер - оолитовые железные руды, тоящие из маленьких шариков, женных чередованием концентре окислов и силикатов железа. Мы хс шо изучили условия их образован отложениях последних 150 миллис лет. Их место залегания мелкое ные прибрежные песчано-глинис формации, и возникли они за счет ветривания богатых железом вулк ческих пород в условиях жаркогвлажного климата.

Однако в более древних слоях ной коры оолитовые железные руды образовывались в совершенно других условиях: они связаны с глубоководными морскими вулканогенно-осадочными формациями, а источником железа для них служили подводные выходы горячих термальных вод.

Такие примеры оказались многочисленными, и возникла необходимость изучения эволюции состава и рудоносности геологических формаций в истории Земли. В разработке этой важной проблемы советские геологи оказались пионерами, что особенно ярко выявилось на прошедшем в Москве в 1984 году Международном геологическом конгрессе. Изучение эволюции геологических процессов и связанных с ними геологических формаций сейчас довольно широко развернулось.

В результате этих работ выявлены интервалы геологической истории Земли, когда по тем или иным причинам существовали особенно благоприятные условия для образования определенного типа полезных ископаемых.

Для поисков богатых железных руд, содержащих магнетит, большое значение имеет изучение магнитного поля поверхности Земли. Именно с помощью такого изучения были открыты месторождения районов Курской магнитной аномалии, а в послевоенные годы - в Кустанайской области Казахстана и некоторые из месторождений Ангаро-Илимского района Восточной Сибири.

Большое значение приобрели сейсмометрические и электрометрические методы геофизики, особенно метод отраженных волн общей глубинной точки. До глубин 2-3 километров этот метод не только дает сведения об условиях залегания слоев, выявляет все их поднятия и прогибы, что очень важно для выбора мест заложения поисковых скважин, но и позволяет видеть изменение состава пород каждого слоя. Теперь указанный метод получил особенное развитие при поисках нефти и газа в наших морских акваториях.

Сейчас он с успехом применяется и для поисков новых нефтяных залежей на равнинах Западной Сибири.

Слои известняков и песков, насыщенные нефтью или газом, обладают высоким электросопротивлением, а там, где эти слои погружаются и насыщены подпирающей нефть минерализованной водою, они становятся хорошими проводниками. На этом основано применение электроразведки для поисков месторождений нефти и газа в благоприятных условиях их скопления, а также для оконтуривания обнаруженных залежей.

До недавнего времени при разведке нефтяных и газовых месторождений большой объем бурения затрачивался для установления их точных контуров, без чего невозможен подсчет запасов.

Сейчас для этого с успехом стала применяться недорогая электроразведка.

В 1983 году туркменские геологи были награждены Государственной премией за открытие и разведку крупного Даулетабад-Донмезского месторождения газа, а в 1984 году Государственную премию получили тюменские геологи за открытие Ямбургского месторождения газа и конденсата. В обоих случаях для оконтуривания залежей применялась электроразведка, лишь кое-где проверенная скважинами, что позволило дать экономию в сотни тысяч рублей.

Руды металлов, если они залегают не в виде вкраплений в горную породу, а сплошными массивами, обладают хорошей электропроводностью. На этом основан один из геофизических методов их поиска, успешно применяемый в последнее десятилетие в ряде районов нашей страны, в частности в Рудном Алтае.

Определенные успехи имеют и разрабатываемые в нашей стране геохимические методы поисков. Фильтрация подземных вод, частично растворяя находящееся на глубине рудное тело, создает вокруг него "ореол рассеяния"

его атомов, которые могут быть обнаружены в почве над рудным телом или в золе растений чувствительными химическими методами, ибо многие из них имеют способность концентрировать определенные химические элементы. Именно так были открыты актюбинскими геологами новые крупные месторождения сульфидов меди в бассейне реки Обь, а бурятскими геологами - новые залежи полиметаллических руд в Забайкалье.

Сейчас космическое землеведение - использование космических снимков и наблюдений из космоса для изучения рельефа и природных ресурсов суши и океана - превратилось в мощную отрасль науки и производства.

Большое значение имеет космическое землеведение и для поисков скрытых месторождений полезных ископаемых.

С поднимавшимися по разломам из глубин Земли расплавами и горячими водами связано образование многих рудных месторождений, в частности большинства руд вольфрама, молибдена и ртути. Далеко не с каждым разломом связаны месторождения этих металлов, но если мы знаем такое месторождение, попадающее на космическом снимке в зону разлома, то поиски других месторождений этого типа можно уверенно вести не вообще вокруг, а именно вдоль этого разлома.

Космические снимки равнинных пространств иногда позволяют обнаружить скрытую под наносами структуру, которая проявляет себя особым характером растительности. Так, на полуострове Бузачи, к востоку от Каспийского моря, было известно нефтяное месторождение, которому на космических снимках соответствовало темное пятнышко. Однако такое же пятнышко имелось на снимках и в восточной части полуострова Бузачи, где никто поисков нефти не производил. Проверочное бурение показало, что и здесь под пластом недавних осадков Каспийского моря есть купольная структура, а в ней залежи нефти.

И наконец, немного об экспериментальной минералогии. Эта область науки и техники до войны у нас вообще не существовала, сейчас она развивается все более интенсивно. Она позволяет создавать вещества с заданными свойствами, в том числе и превосходящими в этом отношении свойства природных минералов /более высокая чистота, совершенная структура и т. д. Разработку технологии синтеза каждого нового промышленно ценного минерала можно приравнять к открытию его новых месторождений. При этом в отличие от природных месторождений, запасы которых истощаются, а эксплуатация удорожается,- усовершенствование технологии искусственных минералов приводит к снижению их себестоимости.

Мы научились делать рубины, бирюзу, мелкие алмазы, крупные изумруды, новый драгоценный минерал фианит, получивший название от Физического института Академии наук СССР, где он был впервые синтезирован, а также горный хрусталь, прустит.

Научно-технический прогресс позволяет нам открывать, разведывать и эксплуатировать новые месторождения, залегающие в глубине земной коры и на дне наших акваторий, а при необходимости и синтезировать нужные нашему народному хозяйству минералы.

Круглый уголь

Польша стала третьей страной в мире, на территории которой был обнаружен уголь шарообразной формы. Это произошло во время пробного бурения в новой шахте Катовицкого воеводства.

Угольные шарики очень хрупкие, имеют глянцевую черную поверхность и диаметр от 1 до 4 сантиметров. Ученые полагают, что необычная форма угля возникла при температурах от 400 до 600 градусов Цельсия.

Крупнейший на земле химический реактор

"Слой вещества, создающий давление всего в 1 кг/см2,- вот та среда, в которой мы живем и работаем, которая проводит звуки к нашему уху, пропускает свет Солнца. Десять миллиграммов углекислого газа из каждого килограмма этого вещества, взаимодействуя с солнечным светом, непрерывно поддерживают жизнь на Земле, 300 мкг озона защищают эту жизнь от губительного ультрафиолета, миллионная микрограмма электронов создает возможность общаться по радио. Эта среда, которая позволяет нам летать друг к другу, которой мы дышим, наконец, она тоже живет, живет физически: это не только бурный воздушный океан, но и газовый химический реактор..."

Такое образное определение земной атмосферы дал член-корреспондент АН СССР Виктор Львович Тальрозе.

В настоящее время, как сообщается в "Вестнике Академии наук СССР", лишь в Институте химической физики АН СССР (В. Тальрозе - заместитель директора этого института) и в Институте химической кинетики и горения Сибирского отделения АН СССР ведутся на должном уровне экспериментальные исследования химических реакций, протекающих в атмосфере.

Трудно переоценить значение этих исследований: без знания механизма и скорости химических процессов в атмосфере невозможно прогнозировать, как влияют на нее природные и антропогенные вещества, то есть появившиеся в результате деятельности человека, невозможно строить глобальные модели ее эволюции.

Советские ученые внесли большой вклад в изучение химии атмосферы. В частности, сотрудники Института Химической физики АН СССР оценили вс можное влияние на атмосферу "топл ва будущего" - водорода. Этот гчасто называют "чистым топливом"

Между тем расчеты показали, что случае утечки водорода 95 процент его окислятся до воды в тропосфер а остальные 5 процентов достиги стратосферы, где станут катализаторе гибели озона. Поэтому в случае масс вого перехода на водородную энерг тику придется особенно вниматель следить за утечками газа из баллонОЕ сосудов Дьюара - ведь гибель ел озона приведет к гибели всего живсх ча Земле.

Как выяснилось, успехи в изучен химической кинетики атмосферы нес делимы от знания скоростей хими"- ских реакций, а диапазон этих скорс тей чрезвычайно широк, особенно п участии в реакциях атомов и свобс ных радикалов - независимых част". состоящих из атомов и атомных групя неспаренными электронами. Свободные радикалы очень реакционно сгсобны, они возникают во многих химических реакциях, особенно в цепнь при полимеризации, при взрывах и исрении, с их участием идут важнейшие биохимические процессы, например, ферментативное окисление.

Делом исключительной сложное считается создание лабораторных делей ситуаций, в которых исключав ся гибель свободных радикалов на сте ках реакторов, и точно известно распределение частиц во времени и прозанстве.

В Институте химической физ"-ч АН СССР сконструированы две yiкальные установки для измерения с"- рости реакций радикалов. По чувств тельности они превышают по крайи мере на два-три порядка известно имеющиеся всего в нескольких зар бежных лабораториях.

Где граница биосферы!

На высоте 84 километра - так утверждает академик А. Имшенецкий, заведующий отделом физиологии мутантов и микроорганизмов Института микробиологии АН СССР (ИНМИ).

Знать количественный и качественный состав микроорганизмов в атмосфере и границы их распространения, особенно в высоту, весьма важно не столько в теоретическом отношении, сколько в практическом: какая, например, микрофлора может быть занесена с высоты, что можно ждать от нее, как при необходимости противостоять ей - вопросы далеко не праздные и прямо связаны со здоровьем жителей Земли.

Однако насколько полно охарактеризована микрофлора приземного слоя атмосферы, настолько бедны сведения из области стратосферы и мезосферы, то есть с высоты до 85 километров.

Подъему микроорганизмов до таких высот и сохранению при этом жизнеспособности препятствуют многие факторы в их числе уменьшение плотности среды, отсутствие достаточно сильных восходящих потоков воздуха, низкие температуры, пагубное для живых организмов биологически активное коротковолновое излучение Солнца, смертоносное для бактерий гамма-излучение, которое обнаруживается на больших высотах.

Академик А. Имшенецкий стал инициатором создания оригинальной аппаратуры, которая устанавливалась на ракетах и позволяла получать пробы воздуха из стратосферы и мезосферы.

Анализ показал, что микрофлора беднее с высотой, а выявленные микроорганизмы имеют характерную особенность - пигментацию: все, за редким исключением, содержали черный, зеленый, коричневый, серый или иной пигмент. А это, как в свое время доказал А. Имшенецкий, означает, что микроорганизмы обладают повышенной устойчивостью к губительным ультрафиолетовым лучам, не боятся высушивания и воздействия отрицательныхдо минус 196 градусов-температур.

Выше 84 километров над уровнем моря микроорганизмы вообще не обнаружены: это и есть граница биосферы.

Изучение высотной флоры показало, что верхние слои атмосферы - это хорошая селективная среда для отбора устойчивых к неблагоприятным воздействиям форм микроорганизмов.

Смерч

Он всегда обрушивается внезапно, заставая людей врасплох. Тяжелая грозовая туча вдруг, подобно пиявке, присасывается к горизонту темным щупальцем, и сметающий все на своем пути смерч проносится по земле, оставляя за собой разрушенные здания и мосты, скрученные в узел стальные рельсы, унося в своем вихре деревья, автомобили, людей... По масштабам разрушений такой катастрофический смерч - торнадо - сравним с ядерным взрывом... Но что все же это такое?

"Проклятые вопросы"

Может показаться невероятным, но, принося столько бед человечеству, смерч сумел уберечь от него свою тайну. О нем по сей день почти ничего не известно. А то немногое, что знают ученые об этом феномене, никак не согласуется с логикой.

Смерч - детище грозы и ветра.

Часть громадной энергии грозового облака в тропосфере почему-то вдруг концентрируется в объеме воздушного вихря диаметром несколько сот метров. Таково сегодня представление большинства ученых о свирепом "пыльном дьяволе", мчащемся порой со скоростью 150 километров в час и ревущем, как сотня реактивных двигателей. Однако это представление никак не объясняет главные загадки смерча.

Вот они.

Почему вихрь вдруг падает вниз с огромной высоты? Воздух, ставший вдруг тяжелее... воздуха?

Что собой представляет воронка смерча?

Что придает ей стремительное вращение и чудовищную разрушительную силу?

Откуда смерч черпает свою энергию, позволяющую ему существовать по нескольку часов, не ослабевая.

Теория гравитационно-тепловых процессов в смерчах, разработанная в Институте теоретической и экспериментальной физики (ИТЭФ) доктором технических наук Виктором Кушиным, позволяет раскрыть физическую природу этого грозного явления. Она не только снимает все "проклятые" для исследователей вопросы, но приводит к столь неожиданному практическому выводу, что он, вероятно, может стать ключом к решению одной из самых острых проблем сегодняшнего, а тем более завтрашнего дня - энергетической.

300 000 бешено вращающихся тонн

Итак, как уже говорилось, смерч всегда зарождается в грозовом облаке, а затем обрушивается вниз в виде вращающейся воронки. Эта воронка - ее физическая сущность - пожалуй, и есть одна из главных загадок смерча.

Виктор Кушин утверждает: смерч вовсе не "пыльный дьявол", а его воронка-это скрученный дождь. Мощный вращающийся поток дождя и града, свернутый в спираль, "давит" плотным слоем на коническую или цилинд

рическую поверхность, образуя тем самым стенки смерча. Центробежные силы, действующие на стенки, создают во внутренней полости смерча значительное разрежение. Как только в стенках соберется такое количество воды, что несмотря на разрежение внутри воронки, она окажется тяжелее вытесненного воздуха, воронка падает на землю и начинает свой ужасающий путь.

Виктор Кушин создал теоретический портрет смерча средней силы: диаметр воронки - 200 метров, толщина ее стенок - 20 метров, скорость их вращения-100-150 метров в секунду, масса воды в стенках - 300 тысяч тонн.

Естественно, измерения явлений, происходящих в смерче, возможны лишь на расстоянии от него. И они подтверждают, что скорость вращения внешней стенки воронки - 150 метров в секунду.

Между тем косвенные свидетельства (скажем, соломинка, глубоко воткнувшаяся при прохождении смерча в ствол дерева) говорят об околозвуковых и даже сверхзвуковых скоростях внутреннего, невидимого извне вихря.

Виктор Кушин объясняет это тем, что из-за разрежения, созданного вращением стенок, внутрь воронки с околозвуковой скоростью врывается извне поток воздуха.

По расчетам Виктора Кушина, мощность потока в смерче достигает 30 гигаватт, что равно мощности 10 крупнейших электростанций.

За чем охотится смерч!

Но почему он так устойчив? Ведь для длительного его существования требуется колоссальная энергия. Объяснить все первоначальным запасом невозможно. Необходим источник, питающий смерч энергией все время.

Кушин утверждает: "Виновником рождения и жизни смерча, источником его поразительной мощи является фазовый переход "вода - лед", при котором выделяется огромное количество тепловой энергии.

Где и как происходит этот фазовый переход?

Известно, что появлению смерча обязательно предшествует образование мезоциклона - воздушного вихря диаметром 5-10 километров. Возникающий при столкновении холодных и теплых фронтов мезоциклон принимает вертикальное положение и уходит в верхние слои атмосферы на высоту 12-15 километров. Однако при этом нижняя его кромка находится в двух-трех километрах от земли. И если она вторгается в область, где уже созрела грозовая обстановка и скопилось много дождевой воды, то обычно мирный мезоциклон порождает смерч:

нижняя горловина мезоциклона засасывает скопившиеся массы воды, забрасывает их в верхние слои тропосферы, закручивает и сбрасывает вниз в виде вращающегося потока очень холодной воды и тающего града, которые и образуют воронку.

Итак, первый импульс, начало фазового перехода происходит на высоте 10-15 километров.

Если вода в мезоциклоне иссякнет, воронка станет легче воздуха и уйдет в облака. Чтобы этого не произошло, смерч в дальнейшем должен сам добывать воду с земли и доставлять к нижней горловине мезоциклона. И здесь вода начинает проявлять себя в совершенно неожиданной роли - топлива. Поскольку на высоте 2-3 километра температура воздуха всегда ниже нуля, распыленная вихрем вода быстро замерзает и выделяет при этом теплоту фазового перехода "вода - лед".

Это тепло подогревает воздушные потоки, приносимые воронкой, и они остаются всегда теплее окружающего воздуха, что придает им подъемную силу и ускорение. Чем больше воды будет доставлено на высоту 2-3 километра, где находится "кухня" фазового перехода, тем более мощные восходящие потоки возникнут в мезоциклоне, тем мощнее станет воронка смерча.

Иными словами, подобно мифическому Антею, смерч черпает свои силы при контакте с землей (вернее, водой на ее поверхности). Он становится катастрофическим, если проносится по местам, где может всосать в себя воду озер, рек и других водоемов. Поэтому столь причудлив бывает путь смерча, рыскающего в поисках воды - своего топлива.

Справедливости ради отметим: воду он засасывает весьма рационально ровно столько, чтобы вдохнуть в себя новые силы и не потерять вращение при контакте с землей. Этот оптимум - примерно 1 килограмм воды на 1 кубометр воздуха - позволяет поддерживать плотность стенок воронки и создавать мощные восходящие потоки в мезоциклоне. Если воронка встречается с глубоким водоемом и захватывает слишком много воды (например, в море плотность "добычи" может оказаться 10 и более килограммов на кубометр), то такой поток не способен подняться выше 500-1000 метров и оказывается балластом для смерча.

Поэтому смерчи в море слабы. Наоборот, если воды окажется мало (меньше 200-300 граммов на кубический сантиметр), то вихрь сможет поднять ее до высот 5-8 километров. Однако запасов тепла, выделенного фазовым переходом, будет недостаточно для создания "тяги", и смерч погибнет. Поэтому в пустынях и полярных широтах, где в атмосфере влаги мало, эти катастрофические явления не наблюдаются.

Обещает ли теория Кушина решить наконец проблему прогнозирования смерчей - торнадо?

Ясно уже хотя бы одно: чтобы предвидеть возможность смерча, надо знать, где возникает мезоциклон и может ли он встретиться с областью скопления влаги. Оба эти явления в атмосфере весьма быстротечны, и обнаружить их существующими системами наблюдений не удается. Поэтому, по мнению директора Гидрометцентра СССР Александра Васильева, основанное на теории Кушина прогнозирование этих опасных стихийных явлений требует создания новых систем наблюдений и резкого увеличения мощностей вычислительной техники.

Искусственный смерч - даровая энергомашина1

Подведем итог. Смерч напоминает собой газовую горелку высотой 5- 10 километров, только в этой горелке сгорает не газ, мазут или уголь, а обычная вода, причем роль шлака, золы играет образующийся лед. Воронка смерча - "газопровод" этой горелки.

Раскрытие физической природы смерча позволяет задаться вопросом: а не стоим ли мы перед возможностью принципиально новой энергетики?

В природе имеются практически неисчерпаемые запасы тепловой энергии на поверхности земли в виде воды. И столь же безграничен океан холода с температурой минус 40-60 градусов Цельсия в тропосфере, созданный полем тяготения Земли. Природа с помощью смерчей использует эту даровую энергию.

Очевидно, если бы смерч стоял на одном месте, то часть его восходящего воздушного или падающего дождевого потока можно было бы направить на турбину и получать электроэнергию.

Виктор Кушин убежден в возможности создания искусственного смерча как практически даровой энергетической машины. Для этого, говорит он, на поверхности земли надо по касательной к окружности (диаметром 200- 300 метров) расположить специальные воздуховоды. В них будет подаваться воздушно-водная смесь. Затем над этой площадкой на максимальной высоте надо распылить, скажем, 500 тонн нефти и сжечь ее. Возникающий при этом мощный восходящий воздушный поток, закрученный воздуховодами, поднимет смесь на "кухню". Там вода превратится в лед, и за счет выделен

ного при этом тепла создастся тяга, необходимая для поддержания восходящего воздушно-водяного потока.

Образующийся там же наверху поток дождя обрушится вниз и создаст стенки воронки смерча. В основании воронки можно расположить турбину с электрогенератором, которая будет вращаться либо от восходящего воздушного потока, либо от падающего, скрученного дождя. Такой искусственный смерч можно поддерживать и удерживать на месте столько, сколько нужно, питая только по воздуховодам смесью из воды и воздуха в оптимальной концентрации.

В этом случае мощная турбина могла бы производить 2 тысячи мегаватт при расходе воды 60 тонн в секунду.

Что может дать искусственный смерч мировой энергетике?

Сегодня для удовлетворения потребностей человечества в энергии необходимо сжигать около 5 миллиардов тонн условного топлива ежегодно.

Такое потребление стремительно сокращает запасы ископаемого топлива.

Между тем аналогичное количество тепла можно получить... замораживая воду. Правда, ее придется расходовать в 100 раз больше, однако в отличие от ископаемого топлива ее запасы на планете практически неисчерпаемы.

Кислотные дожди и межгосударственные конфликты

Когда затрагивают тему кислотных дождей, обычно вспоминают случай, происшедший в США в конце 70-х годов в небольшом городке Уилинге в штате Западная Виргиния. Моросивший там в течение трех дней дождь был более кислым, чем лимонный сок.

Специалисты констатировали, что кислотность выпавших в Уилинге осадков превысила нормальную кислотность дождя в 5 тысяч раз.

Ущерб, причиняемый такими дождями, невероятно велик. Страдает здоровье людей, наносится урон лесам, почвам, рекам и озерам, сельскохозяйственным культурам, зданиям.

В Канаде, например, из-за частых кислотных дождей более 4 тысяч озер объявлены мертвыми, еще 12 тысяч - на грани гибели. Нарушено биологическое равновесие 18 тысяч озер в Швеции. В Норвегии исчезла рыба в половине озер южной части страны.

Огромный урон кислотные дожди наносят лесам, садам, паркам. Опадают листья, молодые побеги делаются хрупкими, как стекло, и гибнут. Деревья становятся более подверженными воздействию болезней и вредителей, отмирает до 50 процентов их корневой системы, главным образом мелкие корни, питающие дерево. В ФРГ кислотными дождями уже погублена почти треть всех елей. В таких лесистых районах, как Бавария и Баден, пострадало до половины лесных угодий.

Ускоренная коррозия металлов под воздействием кислотных осадков, как отмечает американская печать, приводит к гибели самолетов и мостов в США. Серьезной проблемой, как известно, стало сохранение античных памятников в Греции и Италии. Все это в большой степени из-за кислотных осадков.

Борьбу с кислотными дождями печать Швеции и Норвегии считает "самой крупной проблемой защиты окружающей среды".

Почему дожди становятся кислотными? Причина в постоянно возрастающем в ряде стран загрязнении воздуха, главным образом за счет сжигания ископаемого топлива и выделения при этом кислотообразующих газов сернистого ангидрида и окислов азота.

Эти загрязнители надолго остаются в атмосфере и переносятся на большие расстояния, на сотни, а иногда и тысячи километров.

Средняя кислотность атмосферных осадков, как считают исследователи из Международного института прикладного системного анализа (город Вена, Австрия), возросла в 100 раз по сравнению с кислотностью осадков, взятых в Гренландии из льда 180-летней давности.

Ежегодно только в Европе, по имеющимся оценкам, в атмосферу выбрасывается около 60 миллионов тонн сернистого ангидрида и 20 миллионов тонн окислов азота, главным образом за счет предприятий Великобритании, ФРГ, Италии.

Выпадение вредоносных осадков, как показывают исследования, происходит в силу природно-климатических факторов далеко не всегда в районе их выброса. Так, значительная часть выбросов, производимых в Великобритании и ФРГ, попадает в северные страны. И конечно, наносит немалый ущерб их экономике и населению. Шведы считают, что более 80 процентов сернистого ангидрида в атмосферу "импортируется" к ним из других стран. Норвежцы более 90 процентов загрязнения атмосферы вредными окислами связывают с иностранными источниками.

Длительные тяжбы по дипломатическим, общественным и другим каналам между Скандинавскими странами и крупнейшими загрязнителями в Европе Великобританией и ФРГ - фактически не привели ни к каким серьезным мерам, ограничивающим опасное загрязнение или компенсирующим наносимый ущерб.

Ни ФРГ, ни Великобритания не желают идти на крупные расходы по установке современного газоочистного оборудования, которое могло бы задерживать от 80 до 95 процентов сернистого ангидрида. Правда, в 1983 году бундестаг ФРГ ввиду очевидного ущерба, наносимого собственной стране, вынужден был принять законодательство, предусматривающее снижение выброса загрязняющих атмосферу веществ.

Но это было отнесено только к 150 из полутора тысяч работающих в стране электростанций мощностью свыше 300 мВт.

В 1979 году Европейская экономическая комиссия ООН приняла Конвенцию о трансграничном загрязнении воздушной среды на большие расстояния. После этого были предприняты новые шаги по предупреждению загрязнения атмосферы кислотообразующими газами. В частности, состоялась в 1983 году встреча в Женеве, в результате которой разработан документ, призывающий страны-участницы принять меры к уменьшению опасных выбросов в атмосферу.

США были единственной из участвующих в работе комиссии страной, отказавшейся подписать этот документ.

И это не случайно. США - крупнейший загрязнитель воздуха. Промышленные предприятия Соединенных Штатов ежегодно выбрасывают s атмосферу почти 24 миллиона тонн сернистого ангидрида и немного менее 20 миллионов тонн окислов азота.

По поводу борьбы с кислотными дождями у США сложились особо сложные отношения с северным соседом - Канадой. За последние 25 лет содержание кислот в осадках, выпадающих над восточной частью Канады, даже по скромным подсчетам американских экспертов, увеличилось более чем в 50 раз. И это главным образом из-за возрастающего загрязнения атмосферы в США. Ежегодный урон хозяйству от кислотных дождей канадцы оценивают в 5 миллиардов долларов, а к 1995 году он, по имеющимся оценкам, может достичь 15 миллиардов долларов. Правительство Канады неоднократно заявляло официальный протест США по поводу фактического отказа их администрации принять конкретные меры в целях ограничения опасного загрязнения. На претензии своего соседа США ответили тем, что американская цензура запретила показ канадских документальных филь

мов о кислотных дождях, отнеся их к недозволенной "политической пропаганде".

Защищая денежные интересы своих промышленных монополий, американская администрация фактически отменила принятое еще в 1977 году решение об обязательной установке газоочистного оборудования и удаления до 90 процентов вредных выбросов в атмосферу при сжигании твердого топлива на энергетических и промышленных предприятиях. Длительные переговоры между США и Канадой не дали никаких результатов. Американские представители говорили о том, что для разрешения конфликта требуется "тщательная научная подготовка", дескать, еще мало научных данных, подтверждающих серьезность создавшегося положения. Совсем иначе, конечно, думают канадцы. Так, глава министерства по вопросам окружающей среды Канады еще в 1983 году отмечал:

"Научные данные неумолимо приводят к выводу о том, что меры необходимо принимать уже сейчас".

Кстати, специально назначенная в начале 80-х годов Белым домом группа ученых под эгидой Национальной академии наук США для изучения проблемы кислотных дождей пришла к тому же выводу, что и канадские исследователи,интенсивное загрязнение атмосферы в США ведет к выпадению кислотных осадков в Канаде. Но, поскольку подобные результаты исследований пришлись не по вкусу промышленным монополиям США - главным виновникам острой экологической ситуации в Канаде, которые расходы на охрану среды считают "непроизводительными",- администрация уволила ведущих сотрудников исследовательской группы и назначила других.

В высшем законодательном органе США до сих пор блокируется прохождение всех законопроектов, предусматривающих те или иные меры по борьбе с кислотными дождями.

литомониторинг

Недавно появившийся термин "мониторинг" сегодня уже довольно широко известен. Он означает систему наблюдений, надзора за изменениями окружающей среды с шалью ее охраны.

Слово "литомониторинг" означает надзор за литосферой - земной корой и подстилающими ее горизонтами общей мощностью около 100 километров.

Современная, во всем мире с каждым годом всевозрастающая добыча полезных ископаемых и связанные с этим сооружения шахт, карьеров, рудников, угольных разрезов, нефтяных и газовых скважин, образование отвалов, хранилищ отходов обогащения оказывают все большее и все более заметное воздействие на земную литосферу. Меняется облик целых регионов, а если учитывать последствия горнодобывающих работ во всем мире, то можно сказать: меняется лик Земли.

Каждый крупный карьер и сопутствующие ему предприятия оказывают заметное влияние на окружающую его территорию: на сотни квадратных километров вокруг и на сотни метров в глубину.

Происходит не только механическая перестройка земной коры в результате открытых и подземных горных работ - меняется и геохимический облик ландшафта. Например, при добыче цветных металлов ежегодно теряются сотни тысяч тонн меди, свинца, цинка. Они рассеиваются здесь же, поблизости, на участках, прилегающих к горнодобывающим предприятиям. Изменяется растительный покров, нарушается водный баланс.

В нашей стране в системе Министерства геологии СССР, в объединении "Аэрогеология", недавно создано специальное подразделение, которое занимается проблемами охраны литосферы. Связь с "Аэрогеологией" не случайна, поскольку именно дистанционные наблюдения - с самолетов, из космоса - наиболее эффективны для надзора за состоянием верхних слоев литосферы, за теми изменениями, которые происходят под влиянием хозяйственной деятельности человека как на земной поверхности, так и в более глубоких горизонтах. Руководит работой подразделения начальник партии космоаэрогеологической экспедиции А. Мирнова.

Для обследования и надзора выбраны такие крупные горнодобывающие объекты, как район Курской магнитной аномалии, Тюменский край, Хибинский горный массив, где ведется добыча апатитовой руды, Восточный Прикаспий.

Как проявляют себя эти районы на космических и аэрофотоснимках? Они отличаются от окружающего ландшафта отражательными и излучательными свойствами. Их альбедо (в дословном переводе - белизна) - способность отражать падающий поток света - всегда выше, чем на соседних участках.

На аэрокосмических изображениях поверхности это выражается более светлым фототоном и цветом.

Нефтегазодобывающие комплексы особенно наглядно дают о себе знать в ночное время суток. Интенсивное световое излучение, пятна горящих факелов хорошо видны на снимках.

Тепловые контрасты отчетливее всего проявляются на весенних снимках, когда начинает сходить снежный покр ров. Из-под него первыми проступают "горячие" карьеры, отвалы, дороги, по которым идет перевозка горной массы.

Каждый горнодобывающий комплекс "фотогеничен" по-своему. Один лучше выходит на черно-белых фотографиях, другой на цветных; третьи раскрываются при спектрозональных снимках, полученных путем съемки в одном, но широком интервале электромагнитного спектра, или многозоналычых, отснятых в нескольких узких интервалах; то, что может ускользнуть, например, на черно-белом снимке, проявится на многозональном или тепловом.

Космические и воздушные портреты выходят лучше или хуже в зависимости от времени года. Например, традиционная аэрофотосъемка для нужд топографии, геологии, геоморфологии зимой практически не проводится, поскольку она малоинформативна. А для литомониторинга именно зимние съемки оказались весьма "словоохотливыми". Снежный покров аккумулирует атмосферные загрязнения, собирает пыль, разносимую окрест из карьеров и угольных разрезов в момент добычи или во время транспортировки руды и угля, а также загрязнения от дымовых шлейфов перерабатывающих предприятий. Так, например, на зимних фотографиях района КМА видны темные полосы шириной в километры и длиной в десятки километров - это шлейфы пыли, законсервированные снегом. Их образовали частички руды и породы, день за днем разносимые ветрами преобладающих направлений.

Чтобы извлечь из аэрокосмического изображения как можно больше информации, используют электроннооптический преобразователь. Прибор способен различать и соответственно выделять более двух сотен оттенков, его зоркость в этом смысле значительно превосходит человеческие глаза.

В сером снежном покрове, который на черно-белой фотографии выглядит одинаково светлой полосой, преобразователь находит более темные участки, определяет их контуры. Это запыленные зоны.

Далее электронно-оптический преобразователь такое изображение может превратить в многокрасочный рисунок. Окрашивает в различные условные цвета, скажем, площади, захваченные отвалами, хранилищами шлака, рудной пылью, совсем иначе окрашивает нетронутые территории, поля, зоны отдыха, другой цвет придает застроенным площадям. В итоге появляется цветное изображение, на котором резко различаются все слагаемые данного ландшафта.

Итак, проведен анализ аэрокосмических материалов, наземные отряды собрали пробы почвы, снега, воды, все данные учтены и обобщены в виде карт различного содержания, на которых указаны источники загрязнения и пути миграции отходов горнодобывающего комплекса. По этим картам можно судить о воздействии горнодобывающего комплекса на окружающий ландшафт, на режим подземных вод, на состояние мерзлотных условий, можно определить его тепловое влияние на местный микроклимат... Вся сумма последствий горной добычи зафиксирована в документах литомониторинга. Ну а каковы же результаты?

Если надзор за горнодобывющим районом ведется регулярно, то накапливаются точные данные об изменениях, происходящих на контролируемой территории, выявляются новые черты на лике земной поверхности.

Ретроспективный подход показывает жизнь территории в динамике.

Такой литомониторинг дает возможность проанализировать, правильно ли выбраны места отвалов, подсчитать, сколько пустой породы там разместится безболезненно для окружающей среды или даже с пользой (засыпанные овраги, балки приостанавливают эрозию почвы). Поможет определить, в каких именно местах развеивание пыли надо преградить.

О последствиях подземной добычи удается судить по косвенным признакам. Шахты или рудники, сооруженные на глубине, оказывают влияние на состояние поверхностных или подземных вод, это, в свою очередь, сказывается на рельефе, на почвеннорастительном покрове. По таким изменениям, замеченным при дистанционных съемках, можно судить, насколько рационально ведется рудничное хозяйство. Заболачивание территории над рудником, появление просадок электромагнитных зондировании с использованием искусственных источников, сила тока в которых и его конфигурация заведомо задаются исследователем. Трудность была одна:

отсутствовали источники достаточно большой мощности.

Пороховой двигатель в упряжке геофизиков

Ученые Института атомной энергии имени И. В. Курчатова предложили мощные магнитогидродинамические (МГД) генераторы, развивающие в коротких импульсах колоссальную мощность-до 80-100 тысяч киловатт и создающие ток силой до 20 тысяч ампер!

Импульсный МГД-генератор представляет собой пороховой ракетный двигатель, преобразующий энергию сгорающего твердого топлива в электрический ток. В таком двигателе сгорает твердое топливо с добавками легкоионизирующихся веществ. Образующийся поток электропроводящей плазмы с температурой около 3000 градусов Цельсия с огромной скоростью проносится через сопло прямоугольного сечения. Верхняя и нижняя стенки этого так называемого МГД-канала выполнены из термостойкого электроизолирующего материала, боковые же имеют покрытия из тугоплавкого металла - они выполняют роль токосъемных электродов. Сверху и снизу от МГД-канала укреплены катушки с проводом (соленоиды), по которым одновременно с началом сжигания топлива пропускается ток большой силы. Он создает поперечное магнитное поле, в котором поток плазмы резко тормозится. В результате между электродами в МГД-канале возникает сильный импульс тока.

Этот импульс направляется либо к двум электродам, закопанным в землю на расстояниях от сотен метров до нескольких километров друг от друга, либо питает большую (диаметром до нескольких километров) петлю с про

водом, расположенную на поверхности Земли. В первом случае говорят, что в качестве источника первичного поля используется электрический диполь, а во втором - индукционная петля. Ток в диполе или петле весьма резко меняется во времени, причем форма импульса тока близка к прямоугольной, а его длительность меняется от 5 до 15 секунд.

Первичное переменное электромагнитное поле, возникающее при прохождении тока в диполе или петле, индуцирует в проводящих слоях Земли электрические токи, которые создают вторичное (индуцированное) поле, Специальные датчики, расположенные на поверхности, регистрируют суммарный эффект этих двух полей. При этом индуцированные в Земле токи и соответственно вторичные поля зависят от распределения электропроводности исследуемой области земной коры.

Электропроводность же земных недр может дать информацию о так называемом термодинамическом и фазовом состоянии горных пород на больших глубинах, а также о зонах, перспективных в отношении полезных ископаемых (рудные залежи - хорошие проводники, нефть и газ-плохие).

Токовые петли

В СССР разработано несколько типов геофизических МГД-установок. Одна из них-"Хибины"-установлена на узком перешейке, соединяющем Кольский полуостров и полуостров Рыбачий, и служит для "просвечивания" материковых недр и прилегающего шельфа Баренцева моря на глубину до нескольких десятков километров.

Ток, вырабатываемый МГД-генератором, идет по двум массивным алюминиевым проводам к металлическим заземлениям, расположенным в двух заливах, окружающих перешеек. Этот ток растекается в море, образуя вокруг полуострова Рыбачий расходящиеся петли радиусом 50-100 километров.

Токовые петли и являются первичными источниками электромагнитного поля, зондирующего глубины. Сила тока в излучателе, как уже сказано, составляет около 20 тысяч ампер, что в сотни раз больше, чем в применявшихся стандартных геофизических установках, основанных на использовании автомобильных генераторов.

Использование источников такой мощности позволило не только резко увеличить глубину зондирования.

Появилась возможность исследовать в поле одного излучателя огромные территории. В частности, на Кольском полуострове с помощью МГД-зондирования изучена структура проводимости земной коры на большой площади. И результаты, надо сказать, оказались неожиданными. Так, раньше считалось, что местный кристаллическийщит - это сравнительно однородная область, сложенная плохо проводящими породами. В действительности же обнаружено около десятка крупных блоков разного электрического сопротивления. В ходе эксперимента выявлены токопроводящие каналы, связанные с рудоносными объектами, определены зоны, перспективные с точки зрения поиска месторождений полезных ископаемых.

Голограммы залежей

Итак, применение в геофизике МГДгенераторов позволяет лучше разбираться в сложной мозаике электропроводности глубинных горных пород.

Возник вопрос: а нельзя ли с помощью описанного МГД-метода не только "высвечивать" скрытые залежи, а и получать их объемные изображения? Оказывается, можно. В СССР разработан и применяется метод, использующий идеи оптической голографии.

С той лишь разницей, что при зондировании с применением МГД-генераторов расположенные на земной поверхности специальные датчики вместо световых волн фиксируют амплитуду и фазу электромагнитного поля, создаваемого МГД-источником. Процедура освещения голограммы лучом лазера, свойственная оптической голографии, заменяется тем, что в точках земной поверхности, где расположены датчики поля, как бы мысленно размещаются вспомогательные источники тока, форма сигналов в которых меняется по закону, определяемому зарегистрированным полем. Электромагнитное поле, создаваемое такими "вспомогательными" источниками, называется миграционным полем. Оно так же, как и в обычной голографии, формирует изображение глубинного строения Земли.

Совсем "не такая"

Земля...

Лет двадцать назад молодой геолог Владимир Николаевич Ларин часто бывал в Казахстане. Занимали его месторождения редких металлов - те, что скрыты от нас на большой глубине. Месторождения эти гидротермальные, то есть образуются из горячих минерализованных вод, циркулирующих в недрах Земли. И никак не мог понять Ларин: откуда в гранитной магме, которая выплавляется из кристаллических пород земной коры, могла появиться вода? Никто над этим раньше не задумывался, а у Владимира Николаевича повод для вопроса появился вполне обоснованный. Вода состоит, как известно, из кислорода и водорода.

И как ни пытался Ларин "свести баланс", одно и то же получалось: кислорода достаточно (его, по современным представлениям, более 40 процентов в теле планеты), а водорода катастрофически не хватало. Но вода тем не менее есть - месторождения гидротермальные, этим все сказано.

Вот тогда впервые и подумал В. Ларин: а что, если водород поступает из более глубоких недр - из мантии Земли7

Подумал - и сам себе удивился:

откуда только смелость взялась? По нынешним понятиям, никакого водорода в мантии нашей планеты вообще нет. Кислорода сколько угодно, а про водород, кажется, до сих пор не слыхали...

А что мы вообще "слыхали" о составе и строении Земли?

Ядро железное, мантия силикатная (различные соединения кремния с кислородом) - так решили еще в прошлом веке. Позднее, в начале двадцатого века, сейсмологи установили, что в самом центре Земли более плотное и тяжелое ядро. Единственный тяжелый элемент, широко распространенный в природе,- это железо.

Вспомнили и про железные метеориты, по составу которых судят о строении Земли. В общем, ядро нашей планеты было окончательно признано железным. А силикаты? Тут на помощь пришло воображение: в начале столетия бурно развивались металлургия, доменные процессы. Землю без тени сомнения уподобили домне: в ней когда-то, мол, произошло плавление, тяжелое железо потекло вниз, к центру планеты, а легкие силикаты (подобно шлакам в домне) всплыли наверх, образовав мантию и кору Земли.

Все вроде хорошо: и аналогия впечатляющая, и состав Земли вполне объясним и понятен. Об одном забыли - аналогия была чисто умозрительной, не более. Домна как модель Земли всего лишь образное сравнение.

Никогда никем не подтвержденное и не доказанное, оно незаметно для всех превратилось в постулат. Из теоремы в аксиому.

Эта научная несправедливость не давала покоя В. Ларину. Откуда в таком случае мы знаем, что ядро Земли железное, а мантия силикатная? Специалисты, которых Ларин донимал вопросами, в поддержку "железосиликатного" состава Земли приводили только один довод: среди метеоритов, по которым принято судить о составе планет земной группы, встречались силикатные и железные.

"Вправе ли мы считать метеориты за образец? - подумал Владимир Николаевич.- Они приходят к нам из пояса астероидов, расположенного далеко за Марсом (последней планетой земного типа). Дальше- планетыгиганты, которые значительно отличаются по составу от своих меньших собратьев по Солнечной системе. Так по какому праву мы "записали" метеориты в кандидаты на модель Земли?

Скорее они характеризуют вещество именно из промежуточной зоны...

"Колосс-то, кажется, на глиняных ногах!" - решил для себя В. Ларин.

Итак, метеоритная гипотеза небезупречна. "Доменная модель" с ее силикатами была принята без доказательств, а потому вызывает справедливые сомнения.

Кто знает, возможно, и стерлись бы со временем у В. Ларина все эти сомнения и догадки, если бы в конце 60-х годов с новой силой не разгорелся спор об эволюционном развитии Земли. Спорили две мощные группировки ученых: мобилисты и фиксисты.

Первые уверяли, что 250 миллионов лет назад Атлантического океана не было и обломочный материал сносился ледниками из Африки в Южную Америку. Фиксисты ничего подобного и слышать не желали: материки как стояли незыблемо на одном месте, так и стоят по сей день. Доказательство? На том и другом континентах есть регионы, где из глубин поднималась по особым природным каналам расплавленная магма. И если бы материки начали движение, они, несомненно, оторвались бы от этих каналов.

А этого не произошло. Но, с другой стороны, флора, фауна, очертания Африки и Южной Америки подтверждают их движение - тогда правы мобилисты...

И появилась среди спорящих еще одна группа, очень небольшая. Ее представители, словно стараясь примирить фиксистов и мобилистов, выдвинули гипотезу расширяющейся изнутри Земли: материки действительно раздвигались, но вместе с каналами.

Правда, приверженцам этой гипотезы тут же досталось и от фиксистов, и от мобилистов. Антидоводов приводилось много, и главный - непонятен был механизм внутреннего расширения планеты: просто так ничего не расширяется.

Просто так... "Нет, не просто так, что-то здесь есть, причем вполне реальное".

А потом Владимир Николаевич, просматривая специальную литературу, усмотрел в ней то, на что раньше, возможно, и не обратил бы внимания.

Прочитал он про водородистые соединения металлов - гидриды. И подметил интересный факт: многие металлы, поглощая сотни объемов водорода на один свой объем, не разбухают при этом, а, наоборот, уплотняются. То есть в гидриде атомы металла упакованы более плотно, чем в самом металле.

Теперь представим, что гидрид начал разлагаться: водород из него уходит (дегазируется), а атомы металла, ничем не связанные, удаляются друг от друга. А раз удаляются, значит, металл в объеме увеличивается, расширяется?

Вот они, первые звенья логической цепи. Допустим, глубинные недра планеты содержат водородные соединения металлов - гидриды. Разлагаясь, они выделяют водород. Земля при этом за счет разбухания металлов, расставшихся с водородом, увеличивает свой объем.

Так постепенно обретала конкретные очертания новая гипотеза о геохимическом строении Земли. Многое из того, что раньше было неясно, она объясняла. Водород для гидротермальных месторождений? Он поступает с большой глубины за счет дегазации из гидридов. Спор между фиксистами и мобилистами, компромиссная версия "внутреннего расширения"

Земли? Опять же благодаря разложению гидридов: водород ушел, металлы разбухают. Водород, конкурируя с другими соединениями, претендовал на роль одного из главных компонентов в составе Земли. Кислороду отводилось куда более скромное место.

Поэтому в недрах должны преобладать гидриды, водородистые соединения металлов.

Теперь В. Ларину предстояло самое сложное: фактически обосновать предложенный им состав Земли.

И вновь Владимир Николаевич вспоминал, анализировал давно известные науке положения.

Как представляем мы себе "сотворение мира"? Вначале пылегазовая туманность, часть межзвездной материи. Пять миллиардов лет назад где-то вблизи взорвалась сверхновая. Былую гравитационную устойчивость туманность утратила и стала сжиматься к своему центру тяжести, одновременно раскручиваясь все быстрее и быстрее.

Вскоре превратилась в эллипсоид: по его экватору произошло истечение протопланетного вещества, из которого со временем и сформировались планеты. В центре былой туманности образовалось Солнце.

Этот "сценарий мироздания", предложенный еще Иммануилом Кантом более двухсот лет назад, оказался, как потом поняли, не в ладах с законами механики. По этим законам сжатию пылегазовой туманности до звезды, то есть до Солнца, должны были помешать центробежные силы.

В общем, ни Солнца, ни Солнечной системы? Но они есть!

Выход из "вселенского тупика" предложил известный астрофизик Ф. Хойл:

когда создавался протопланетный диск, пылегазовая туманность обладала мощным магнитным полем. Магнитные силовые линии, словно спицы в колесе, выполняли роль сцепки во вращающейся и сжимающейся туманности: они как бы тормозили ее вращение и раскручивали внешнюю оболочку. Внутри туманности, где ослабли центробежные силы, сформировалось Солнце, снаружи - планеты.

Вот этому магнитному полю В. Ларин отвел в своей гипотезе, пожалуй, самую ответственную роль.

Есть в физике такое понятие: потенциал ионизации. Что это? Вещества, как известно, состоят из молекул, те, в свою очередь, из атомов. А у каждого атома есть внешние электроны. Та энергия, которая необходима для отрыва электрона от атома, и характеризует потенциал ионизации. Оторвался электрон - атом превращается в положительно заряженную частицу, ионизируется.

А ведь на этапе формирования Солнечной системы вещества в пылегазовой туманности были ионизированными. И магнитное поле здесь же. Которое к ионизированным частицам явно неравнодушно: чем ниже потенциал ионизации, тем проще магнитному полю захватить частицу, помешать ее движению, не пустить дальше. Своеобразное магнитное сито, или, если хотите, магнитный сепаратор.

Все, логическая цепочка построена.

Формирующееся Солнце, создавая дочернюю систему, каждую секунду выбрасывало в пространство гигантское количество вещества - тех элементов, которые позднее станут основой химического состава планет. У каждого элемента свой потенциал ионизации.

От него и зависит, завязнет частица в магнитном сите, станет ли строительным материалом какого-либо небесного тела или помчится дальше.

Магнитная сепарация элементов по их потенциалам ионизации, считает В. Ларин, и определила состав планет Солнечной системы. Причем Владимир Николаевич действительно "считает":

им предложена специальная формула для аналитического расчета исходного состава Земли.

По новой гипотезе, в недрах нашей планеты среди металлов преобладают кремний, магний, железо. Но железа гораздо меньше, чем предполагали.

А газы: водород или доминирующий до недавнего времени кислород? Кислороду, увы, придется потесниться.

Его, по последним расчетам, в недрах Земли максимум три процента, а не сорок, как считали раньше. Зато водорода вполне достаточно, чтобы в исходном составе планеты преобладали соединения металлов с водородом гидриды.

На этом, пожалуй, теоретическая часть гипотезы В. Н. Ларина - гипотезы принципиально новой геохимической модели Земли - завершается.

Модель, между прочим, полностью соответствует современным данным по физике ядра и мантии планеты, ее разделяют и поддерживают сегодня многие ученые. И если некоторым исследователям порой нелегко найти подтверждение своих выводов на практике, у Владимира Николаевича ситуация иная: сама практика, сама реальность стали поводом к пересмотру теории.

Новая гипотеза позволила увязать в единую цепь многие природные явления (помимо тех, что уже названы), доказать их закономерность - то, что раньше объяснить не удавалось или вызывало сомнения. К примеру, образование океанов: теперь можно по-новому подойти к этой проблеме.

Но гипотеза В. Ларина не только "повторение пройденного". Это и взгляд в будущее.

"Еще немного - и Землю поразит энергетический кризис! Источники энергии истощаются, человечество обречено на гибель!" Многие ученые придерживаются этой версии, особенно зарубежные. Выходит, положение наше безнадежно?

Если принять гипотезу Ларина, вовсе нет.

Есть на территории Земли так называемые рифтовые зоны. Там, в этих зонах, очень близко к поверхности (10-15 километров) подходят "языки" (выбросы) бескислородной мантии. В "языках" - магний, кремний, и, конечно же, водород: те элементы, которые щедро испускало Солнце и задерживала магнитная сепарация.

Теперь вспомните, как ярко пылает "бенгальский огонь". Это горит магний, смешанный с кислородом. Не отстает от него и кремний. А ведь они в рифтовых зонах не так уж глубоко залегают; скоро мы научимся бурить скважины и до 15 километров-до 11 уже умеем, доберемся до залежей магния и кремния, закачаем туда воду. Температура там высокая, сотни градусов.

И произойдет химическая реакция, известная по лабораторным работам в школе: силицид магния плюс вода с подогревом (в данном случае с естественным) - и выделяется огромное количество тепла в виде горячего водорода. Вот они, гигантские, не освоенные пока источники энергии.

А глубинный водород, с которого когда-то все и началось? Он тоже послужит людям. В тех же рифтовых зонах к поверхности из недр Земли рвутся мощные водородные струи.

Бурим скважину и собираем водород - так же, как и обычный газ. Сжигая его, обеспечим планету топливом на многие столетия.

Новый взгляд на старые факты.

"Новое" прошлое и "новое" будущее планеты. Новые возможности земной цивилизации...

На одном из публичных выступлений В. Н. Ларина какой-то студент (видимо, воодушевленный новой гипотезой и поверивший в нее) воскликнул: "Земля, оказывается, может быть совсем не такой, какая она есть на самом деле!"

Совсем не такой? Что ж, очень может быть...

Предвидеть подземные бури

Еще совсем недавно казалось: процессы, вызывающие землетрясения, настолько грандиозны и сложны, что недоступны для прямого наблюдения и точный их прогноз невозможен. Но в последние годы получила реальное подтверждение мысль о том, что приближение разрушительных подземных бурь можно предугадать по изменению физических свойств пород, образующих верхний слой земной коры.

Ученые-геофизики установили, что отголоски чудовищных сдвигов в недрах Земли достигают ее поверхности в виде очень слабых, еле заметных движений, которые были названы ими "пляской гор". За несколько дней до подземного толчка горные колоссы начинают раскачиваться, расстояние между ними изменяется, хотя и на ничтожно малую величину. Заметить ее можно лишь с помощью квантового генератора - лазера.

...Неподалеку от столицы Киргизской ССР Фрунзе в верховьях реки Аламедин в 1979 году для изучения физических предвестников землетрясений была организована научно-исследовательская база Института высоких температур АН СССР (ИВТАН).

На полигоне установлен круглый застекленный павильон. В определенные сроки наблюдений открываются "окна", и луч гелийнеонового лазера направляется поочередно на восемь уголковых отражателей, подобных тем, что применялись в известном эксперименте точного измерения расстояния между Землей и Луной. Уголковые отражатели характерны тем, что луч, падающий на них, отражается точно в том же направлении, откуда и пришел. Они размещены на склонах гор, на противоположной стороне глубинного тектонического разлома, наличие которого выявлено геологами. Расстояние до них-порядка 10 километров. Отраженный луч возвращается в павильон не всегда точно через то время, которое нужно для преодоления хорошо известного расстояния:

то чуть-чуть позже, что чуть-чуть раньше. Это происходит, когда расстояние изменилось, когда горные массивы пришли в движение. Лазер-дальномер четко фиксирует: склоны гор разошлись или сблизились на несколько миллиметров за сутки (а порой на 2-3 сантиметра). Как правило, через 3-5-7 дней разражается землетрясение.

Конечно, желателен более точный прогноз. И он, очевидно, станет возможным при сочетании нескольких физических методов, дополняющих друг друга. Один из них испытывается на том же полигоне ИВТАНа в горах Киргизии.

Перед землятресением всегда заметно меняется электропроводность пород земной коры. Она может уменьшиться или увеличиться, но обязательно меняется. Но как измерить эти вариации электрического сопротивления пород на большой площади? Академик Е. Беликов и доктор физико-математических наук Ю. Волков предложили использовать для этого магнитогидродинамический (МГД) генератор. В нем электрический ток (очень большой силы) возникает в потоке раскаленных газов - плазмы, образующейся при быстром горении специального высококалорийного топлива, поперек магнитного поля. Этот импульс тока способен "пробить" горные породы на большое расстояние возбудить в них электромагнитное поле.

Мощный однократный импульс (25 мегаватт в течение 10 секунд) дает такие же результаты, как непрерывная работа долгое время стандартной аппаратуры, применяемой геофизиками, мощностью около 30 киловатт.

При этом обеспечивается полная независимость установки от промышленных энергетических сетей, а следовательно, возможность вести исследования в самых сложных природных условиях.

Под руководством академика Е. Велихова с осени 1983 года на полигоне ИВТАНа проводятся исследования состояния земной коры с помощью МГД-генератора. На одном из первых запусков МГД-генератора побывали участники VIII Международной конференции по МГД - преобразованию энергии, проходившей тогда в Москве.

Ведущие специалисты в этой области из разных стран мира единодушно заявили, что они нигде в мире не видели подобной высокогорной лаборатории, оснащенной самыми современными средствами физических наблюдений за состоянием верхней части земной коры.

...Когда происходит очередной "запуск" МГД-генератора и мощный импульс электрического тока уходит в недра Земли, стены ущелья озаряются ярким светом и принимают какой-то неземной, космический облик.

Электромагнитная волна, распространяющаяся во все стороны, пробивает здесь толщу горных пород на большие расстояния. Расположенные на пути, в радиусе до 60 километров, приемные станции воспринимают ее уже ослабленной их сопротивлением. А оно резко изменяется, когда в таинственных глубинах "готовится" очередной подземный толчок.

И еще об одном методе, помогающем предвидеть землетрясения, можно сказать. Это наблюдения за состоянием источников подземных вод. Грандиозные перевороты в недрах Земли непременно сказываются на их состоянии: какие-то намного сокращают свой расход, практически "закрываются", другие начинают "работать" более интенсивно. И все это происходит еще до того, как разразится катастрофа.

Бьющие из глубин ключи информируют о приближении катастрофы и на языке своего химического состава.

Изменяется соотношение изотопов химических элементов, растворенных в воде подземных источников: гелия, углекислого газа, углерода. Особенно чувствительными оказались гелий и пары ртути. Экспедиция Института геохимии и аналитической химии имени В. И. Вернадского, работавшая в Таджикистане, обнаружила, что чуть меньше чем за сутки до землетрясения, всего в течение каких-то семи часов, поток ртутных паров в почвенном газе возрос в 90 раз. Это произошло 28 сентября 1981 года: в Душанбе ощущались толчки силой три балла.

Директор института, член-корреспондент АН СССР В. Барсуков считает, что на основе только геохимических предвестников сильное землетрясение может быть предсказано за полтора месяца с точностью до 7-10 дней.

Комплексным анализом геологических, геодезических, геофизических и геохимических предвестников занимается Научно-методический центр Академии наук СССР по прогнозу землетрясений. В Институте физики Земли имени О. Ю. Шмидта сосредоточена информация с сейсмических станций нашей страны и всего мира.

Вместе с сейсмологами Таджикистана проводятся исследования в этой наиболее сейсмичной республике, где расположен региональный центр по прогнозу землетрясений. Уже составлена карта наиболее вероятных мест возникновения сильных "подземных бурь"

в Таджикистане в ближайшие 10-15 лет. Директор Института физики Земли имени О. Ю. Шмидта, академик М. Садовский считает, что прогнозы землетрясений стали уже "надежнее прогнозов погоды". Во всяком случае, недалеко то время, когда они станут точными.

Предсказуемы ли землетрясения!

Рассказывает член-корреспондент АН СССР И. Г у б и н.

Существует ли предчувствие землетрясении животными? Да. Рыбы, змеи, собаки, коровы начинают беспокоиться накануне сильных подземных толчков.

Ученые внимательно изучают это явление. Но опираться только на него в научных прогнозах сегодня просто невозможно. Не всегда животные беспокоятся, и не всегда беспокойство предшествует именно землетрясению.

Что касается точного времени землетрясения, это на сегодня наиболее сложная для ученых проблема. В настоящее время необходим и реален в первую очередь прогноз места, силы и повторяемости землетрясений.

Его результаты воплощаются в картах сейсмического районирования. На них показаны зоны ожидаемого возникновения землетрясений различной силы и повторяемости. Такие карты позволяют заранее выбирать участки, наиболее безопасные для строительства, проектировать сейсмостойкие здания и сооружения.

Уже в прошлом столетии было отмечено, что землетрясения связаны с активными тектоническими разрывами.

Районы наибольших разрушений совпадают с этими разрывами. К этому выводу пришли крупные ученые Э. Зюсс и И. Мушкетов. Однако в тот период результаты исследований представлялись только в виде карт уже происшедших землетрясений.

Позднее стали составляться государственные карты сейсмического районирования. До недавнего времени дело, по сути, сводилось к показу на картах соединенных площадей распространения сейсмических толчков или эпицентров, зарегистрированных за короткий исторический срок, когда проявилась лишь часть существующих потенциальных очагов землетрясений. На картах рисовались только обширные области сотрясений той или другой балльности. Не обозначались наиболее опасные места возможного возникновения сильных землетрясений и их повторяемость.

Данные карты не выдержали испытания временем из-за малой информативности и слабой обоснованности.

С течением времени сильные землетрясения возникали в непредусмотренных местах, при этом разрушались селения и города, например Ашхабад в 1948 году и Газли в 1976 и в 1984 годах, рассчитанные при строительстве на меньшую балльность сотрясений.

Недостатки карт - результат того, что при их составлении исходили не из причин явлений, а только из следствий - из землетрясений, зарегистрированных за недостаточный срок.

Нашим ученым удалось подтвердить, что очаг - это участок поверхности тектонического разрыва, по которому в результате очередного резкого смещения масс горных пород возникло землетрясение. Затем была разработана концепция сейсмогенных зон (зон возможного возникновения очагов землетрясений). Суть ее сводится к тому, что сильные толчки возникают не везде и не хаотично, а в строгом соответствии с геологическим строением, в сейсмогенных зонах, обусловленных активными разрывами, в результате резкого смещения по ним масс геологических структур. Такие зоны включают как зарегистрированные, так и потенциальные очаги сильных землетрясений. И это дает основание для более точных прогнозов.

Были сформулированы зависимости между элементами структуры земной коры и сейсмическими явлениями, составившие исходную теорию прогноза землетрясений.

Первая зависимость: в протяженной сейсмогенной зоне разрывов сильные землетрясения происходят не сразу по всему ее протяжению, а попеременно в разных местах.

Вторая зависимость: длина и глубина заложения очагов, а также магнитуда (энергия) самых сильных землетрясений, возможных в этой зоне, зависят от размера сейсмогенных структур земной коры (блоков).

И наконец, третья зависимость:

частота повторения землетрясений в зоне связана со скоростью движения геологических структур и соответствующего накопления тектонических напряжений по разрывам.

На основе перечисленных закономерностей устанавливаются сейсмические характеристики территории.

При этом используются взаимодополняющие методы - структурного анализа, геофизические, сейсмологические и другие, что позволяет выделять сейсмогенные зоны, обусловленные разрывами. По размерам нарушенных активных структур предсказываются характеристики вероятных в зоне, самых сильных для нее землетрясений, в том числе и там, где они еще не отмечались.

Прогнозируются следующие элементы: размер очага ожидаемого землетрясения (длина и глубина его заложения), его простирание, магнитуда, интенсивность (балльность) сотрясений в зоне и ширина полос распространения сотрясений определенных баллов в стороны от зон, в зависимости от глубины очага. Предсказываются также повторяемость и вероятная очередность землетрясений в различных местах зоны. В результате появляется возможность подробно дифференцировать сейсмическую опасность региона и составить прогнозные карты принципиально нового качества, с показанными на них сейсмогенными зонами.

Первая карта такого типа опубликована в 1949 году для Гармского региона в Таджикистане, затем для 17 других сейсмоактивных регионов. В последующие годы на закартированных территориях, в местах, где ранее сильные толчки не отмечались, произошло 23 разрушительных землетрясения. Все они возникли в сейсмогенных зонах, в том числе в "сейсмических окнах", в целом с предусмотренными характеристиками. С 1982 года зоны возможного возникновения очагов сильных землетрясений стали показываться на государственных картах сейсмического районирования территории СССР в качестве ведущего элемента.

При прогнозе землетрясений в последние годы в работах советских и зарубежных сейсмологов стало широко применяться представление о возникновении очередных землетрясений в сейсмогенных зонах, преимущественно там, где они давно не отмечались, в частности в "сейсмических окнах". Например, японские ученые установили "сейсмическое окно" вблизи острова Хоккайдо. В 1973 году в нем возникло землетрясение Немурооки с магнитудой около 7,5. Американский ученый Дж. Келлехер с коллегами выделил в 1973 году в сейсмогенной зоне тихоокеанского побережья Мексики несколько "сейсмических окон". Одно из них в провинции Оахака японский ученый М. Охтаке с коллегами определил в 1977 году как место наиболее вероятного возникновения крупного землетрясения в ближайшем будущем.

Оно действительно произошло в 1978 году.

Ну а как все-таки быть с предсказанием времени землетрясения? Установленные сейсмогенные зоны и, в частности "сейсмические окна", как вероятные места возникновения очередных землетрясений, составили основу для целенаправленных поисков предвестников их времени. Однако пока еще ясные, связанные с конкретными геологическими объектами, универсальные предвестники не обнаружены.

Можно отметить лишь один успешный краткосрочный прогноз времени ожидаемого сильного землетрясения, который удалось осуществить китайским ученым. Они выделили в провинции Ляонинг тектонические разрывы, в которых по ряду признаков можно было ожидать сильное землетрясение.

В их районе было организовано постоянное наблюдение за изменениями сейсмических, геофизических, гидродинамических и других факторов. В результате 4 февраля 1975 года в конкретном месте за семь часов было предсказано хайченгское землетрясение с магнитудой 7,3. В другом случае попытка прогноза времени землетрясения в Китае не удалась.

Исследования по поискам краткосрочных предвестников землетрясений следует вести с учетом разного характера движений блоков земной коры в сейсмогенных зонах, которые различаются по своим геологическим и геофизическим характеристикам.

Поиски любых краткосрочных предвестников, в том числе гидродинамических, геохимических, сейсмологических и биологических, проводимые в отрыве от конкретных геологических данных, вне связи с тектоникой сейсмогенных зон, желаемого успеха принести не могут. Предсказание времени сейсмического толчка может служить лишь дополнением к прогнозу, на основе результатов которого ведется сейсмостойкое строительство.

О цикличности извержения вулканов

Цикличность извержения вулканов на земном шаре выявил советский вулканолог Игорь Гущенко. Проанализировав все известные проявления вулканизма в истории Земли за 1200 лет, он установил несколько циклов, самый меньший из которых 5 лет, а наиболее длительный - 180 лет.

Среди факторов, предопределяющих размещение вулканов и их активность, ученый отмечает неравномерность вращения Земли вокруг своей оси, глубинные магматические процессы, космические воздействия (солнечную активность, лунные приливы и другие причины). Пяти-шестилетние циклы, например, предопределяют блуждающие полюсы планеты.

Ученым даны прогнозные оценки вулканической активности до 2312 года.

В частности, по его мнению, в 1959 году начался очередной, 180-летний цикл.

Кислород из земных глубин*

К неожиданным выводам, меняющим многие привычные представления об окружающем нас мире, приводит оригинальная гипотеза новосибирского профессора В. Бгатова. Посвятив почти два десятилетия изучению проблемы появления кислорода на нашей планете, он пришел к твердому убеждению:

основной поставщик кислорода в атмосферу не растения, а недра.

Из разломов земной коры на дне океанов, считает ученый, изливаются потоки базальтовой магмы, несущей в себе вместе с другими газами огромные массы кислорода. Затем насыщенные им холодные глубинные воды поднимаются на поверхность и, постепенно нагреваясь, отдают бесценный живительный дар земных глубин в атмосферу. Гипотеза основательно подкреплена фактами из геологического прошлого Земли, сплетена зримыми нитями с новейшими достижениями и находками биологов, океанологов, химиков, вулканологов, представителей других областей науки.

Странные, необъяснимые загадки Мирового океана выстраиваются в рассуждениях В. Бгатова в логически стройную цепочку взаимосвязанных явлений природы. Известно, что верхний слой воды в океане насыщен кислородом, выделяемым фитопланктоном.

По мере удаления от поверхности содержание этого газа постепенно уменьшается, достигая минимума на глубинах в семьсот - тысячу метров.

А вот после такого "мертвого" слоя вновь все более ощутимым становится присутствие кислорода, причем придонные воды им буквально пересыщены! На глубине уже иной кислород, более тяжелый, отличающийся по изотопному составу от выделяемого растениями. Иным, следовательно, должен быть и его источник. Мнение В. Бгатова нам уже известно: такой кислород поступает из земных недр.

В придонном мире найдены организмы, которые выглядят фантастически, например черви длиной до метра! Эту форму жизни академик Л. Бреховских назвал совершенно иной, уникальной, существующей в отличие от всего живого на Земле не за счет энергии солнца, а за счет собственной энергии планеты.

Именно такой кислород базальтовой магмы, не без влияния которого формируются глубинные "монстры", уносится к поверхности передвижениями океанических вод. Места подтока вод из глубин океанов к берегам континентов и выхода их на поверхность науке известны - калифорнийское и перуанское побережья Америки (Тихий океан), аравийско-сомалийское побережье (Индийский океан) и западное побережье Африки (Атлантический океан). Кстати, именно в этом месте Атлантики украинские исследователи зарегистрировали в результате замеров наибольшую концентрацию тяжелого изотопа кислорода.

И кислород, вырабатываемый в процессе фотосинтеза растительностью, и кислород глубинный заметно отличаются от атмосферного по изотопному составу, а значит, и по весу. Первый - легче, второй, наоборот, - тяжелее. Путем несложных расчетов можно прийти к выводу: чтобы при их смешении образовался газовый коктейль, аналогичный атмосферному кислороду, необходимо соединить их в пропорции один к двум. Выходит, главное пополнение "эликсира жизни"

атмосфера получает из земных недр, и слагается он из двух компонентов.

Грохочущая во тьме бездны огненная лава и залитая солнцем цветущая лужайка совместно, согласованно "трудятся", чтобы сохранить равновесие изотопного состава атмосферного кислорода.

Однако отнюдь не проблемы Мирового океана навели ученого на размышления, вылившиеся в гипотезу, привлекшую внимание научной общественности. К ним он обратился позднее.

Его профессиональные интересы ориентированы на земную твердь. Доктор геолого-минералогических наук, профессор, заместитель директора Сибирского НИИ геологии, геофизики и минерального сырья В. Бгатов широко известен работами, связанными с разведкой и поиском подземных кладовых в Сибири. Актуальные задачи наращивания минерально-сырьевой базы на востоке страны нацеливают исследователей на выявление закономерностей образования месторождений, изучение геологических процессов, происходивших в далеком прошлом. И в самых древних, и в промежуточных, и в современных породах геологи находят следы окисления - воздействия кислорода. А это противоречит общепринятому взгляду, по которому кислород появился на более поздних стадиях развития Земли в результате жизнедеятельности растений.

Свой доказательный выход из замкнутого круга предлагает новосибирский ученый: первый кислород появился в результате дегазации базальтовой магмы, подобно тому как образовались в атмосфере другие газы, и продолжает поступать из земных недр до сих пор. История кислорода насчитывает до четырех миллиардов лет. В связи с этим геологическим рубежом, названным В. Бгатовым, уместно вспомнить о редчайшей находке в Южной Африке, где обнаружены синезеленые водоросли возрастом 3,5-3,7 миллиарда лет. Эти водоросли уже производили кислород в результате фотосинтетических реакций.

В. Бгатов считает, что его гипотеза поддается экспериментальной проверке. Для этого надо провести изотопный анализ кислорода, вырывающегося временами из кратеров вулканов в газовых струях. Ранее вулканологи в своих исследованиях не интересовались изотопным составом вулканического кислорода, считая, что он проникает в эти выбросы из атмосферы.

Вывод ученого имеет, по оценке специалистов, большое практическое значение для воссоздания палеогеографических ландшафтов, существовавших на ранних этапах становления нашей планеты. Появляется возможность лучше проанализировать ход геологических процессов, приведших к образованию многих видов полезных ископаемых, точнее определить закономерности их размещения в земной коре, сокращая тем самым расходы на их поиски.

О чем шумит Земля

В мире инфразвуков Земля звучит как большой оркестр, включающий в себя инструменты разного размера, силы и высоты звучания. Земной оркестр не ведает антрактов. Чуткие сейсмографы, прижатые к телу планеты, фиксируют эту "музыку" - непрерывные, на первый взгляд хаотические колебания земной поверхности. Эти колебания очень слабенькие по сравнению с волнами от землетрясений, потому и название получили - микросейсмы. Бытует мнение (и отчасти это так), что микросейсмы - помехи, что они мешают выделению регулярных волн, отраженных и преломленных на границах нефтеносных куполов, рудных жил, разломов, вулканических резервуаров, слоев в коре, мантии, ядре планеты.

Но, как говорится, микросейсмы микросейсмам рознь. Иногда микросейсмы вызваны океаническими волнами, набегающими на материки, порывами ветра, даже деятельностью человека. Это и впрямь помехи.

Однако существует и другой шум Земли, внутреннего, "собственного"

происхождения. Эти микросейсмы полезны, они могут многое рассказать о недрах планеты. Эндогенные, как их называют, микросейсмы имеют относительно высокую частоту (15-60 колебаний в секунду), их легко спутать с ветровыми. Но это принципиально разные вещи. Еще основоположник российской сейсмологии академик Б. Голицын отмечал, что высокочастотные микросейсмы обнаружены в самых разных частях Земли и, стало быть, должны иметь отношение к некоему глобальному качеству планеты.

Но к какому именно? Над этим задумались несколько лет назад Л. Рыкунов, профессор физического факультета Московского государственного университета, ныне член-корреспондент Академии наук СССР, и его ученики, сейчас сотрудники Института физики Земли АН СССР, кандидат технических наук О. Хаврошкин и кандидат физико-математических наук В. Цыплаков.

Кропотливые исследования - теоретические разработки, конструирование новой аппаратуры, полевые наблюдения, обработка данных на ЭВМ - привели к открытию. Оно зафиксировано в Государственном реестре под номером 282 и состоит в том, что обнаружено неизвестное ранее явление:

длиннопериодные процессы, происходящие на Земле и в ее недрах, управляют высокочастотными сейсмическими шумами.

Шумы эти то усиливаются, то слабеют. Оказалось, что ослабление и усиление шумов происходит в такт с собственными колебаниями Земли, лунносолнечными приливами, волнами от сильных землетрясений и даже штормовыми микросейсмами. Открытие прояснило понимание важного качества земных недр - их активности, проявляющейся в такт называемой сейсмической эмиссии - излучении волн высокой частоты.

Исследователи шли несколькими путями: применяли аналогии с акустической эмиссией, изучали микросейсмы в широком диапазоне частот, опирались на опыт регистрации сверхслабых астрофизических сигналов.

Явление акустической эмиссии было известно физикам ранее: образцы материалов под нагрузкой "звучат" - излучают высокочастотные сигналы.

Это связано с существованием в образце дефектов структуры, трещин. Под давлением дефекты нарушаются, перестраиваются - излучают волны.

Оказывается, похожее явление имеет место и в столь большом и сложно устроенном "образце", каким является Земля, в особенности ее верхние слои. Сейсмическая эмиссия-свидетельство и следствие неоднородного устройства Земли, которая состоит из пород, блоков, кусков различного химического состава. Они находятся в разном энергетическом состоянии, разделены сложными переходными поясами, пронизаны трещинами, внедрениями магматических расплавов.

В Земле благодаря передвижению вещества существуют постоянные, так называемые "фоновые" напряжения, они концентрируются на границах неоднородностей. Если порода не выдерживает, рвется, происходит землетрясение. Микроземлетрясения, происходящие практически непрерывно, и есть сейсмическая эмиссия.

Высокочастотные шумы могут быть разными в зависимости от земной сейсмической "погоды". Земля как бы сама помогает ученым ее изучать: она создала шумы и изменяет их амплитуду в соответствии с ходом внутренних процессов, которые и характеризуют ее важные глобальные качества. Это напоминает то, как появление радиосвязи обеспечило передачу информации на расстояние: там речь, музыка модулируют, меняют несущую высокую частоту.

Сейсмическую эмиссию можно назвать "люминесценцией" - свечением в звуковом диапазоне: светятся неоднородно напряженные блоки, нагретые магматические очаги, рудные месторождения. А если вспомнить сравнение Б. Голицына сейсмической волны от землетрясения с фонарем, освещающим таинственные недра, и применить его к случаю микроземлетрясений, то становится ясно: сейсмическая эмиссия - это "карманные фонарики", позволяющие пристально присмотреться к деталям. И впрямь, без эмиссии собственные колебания планеты, приливные эффекты и прочее изучать непросто - нужна громоздкая аппаратура, специальная методика наблюдений и обработки. Но эти сами по себе слабые эффекты оказываются выразительными и ощутимыми, когда они "управляют" сейсмической эмиссией.

Специальная аппаратура для изучения высокочастотных шумов Земли оказалась относительно простой и портативной: сейсмометры, чувствующие фантастически слабые перемещения грунта, и фильтры с очень узкой частотной полосой, отрезающие помехи, словно острым скальпелем. Они позволяют отделить внутренний шум Земли от ветровых помех, как бы лучом прожектора высветить в хаосе земных микросейсм какие-то закономерности.

Аппаратура была поставлена во многих местах: в глубокой штольне Центральной сейсмической лаборатории города Обнинска, на сейсмостанциях Крыма и Кавказа, испытательном полигоне в Белоруссии, на плотине Нурекского водохранилища. Многие годы велись наблюдения, данные накапливались, отдельные нити фактов и доводов сплетались в клубок знаний о малоизвестных качествах Земли.

Амплитуда высокочастотных шумов обнаружила явно не случайное соответствие с ранее известными глобальными явлениями. В спектре шумов были выделены периоды, близкие к собственным колебаниям Земли; произошло это, в частности, после сильных землетрясений 1979 года в Мексике и на Аляске. Выделена известная приливная периодичность в половину и целые земные сутки. Была обнаружена связь высокочастотных микросейсм с энергией землетрясений земного шара. Когда же перешли к изучению штормовых микросейсм, оказалось, что и они отражаются в "подземной погоде" даже удаленных от океана районов.

Открытие № 282 имеет не только большое научное значение, оно послужит и практике. Во-первых, обнаружено новое свойство Земли - мера ее неоднородности и внутренней активности; наши представления о Земле стали многокрасочнее. И хотя пока еще не введен соответствующий "коэффициент сейсмической эмиссии", уже ясно, что повышенным шумом и способностью к переизлучению обладают неоднородные зоны: нефтяные ловушки, рудные жилы, магматические очаги.

Так что открытие, безусловно, может быть использовано для нужд народного хозяйства - поиска полезных ископаемых и прогноза землетрясений.

Далее, развивается методология исследований, проясняется общая картина событий, до сей поры не совсем ясных. Микросейсмы из разряда помех, где их раньше числили, переводятся в ряды помощников. Из-за "перекачки" напряжений в высокочастотные шумы происходит, вероятно, ослабление сейсмичности после сильных штормов в прибрежных районах.

Быть может, это намечает путь "управления" землетрясениями? Микросейсмы могут быть использованы и как источники зондирующих Землю сигналов.

Наконец, появляется перспектива использовать открытие для технически трудных сейсмических исследований планет земной группы и малых тел Солнечной системы. Портативная неприхотливая аппаратура, включающая чувствительные сейсмографы и узкополосные фильтры, может быть доставлена туда с помощью автоматических устройств. Регистрация эндогенных шумов, даже в небольшие интервалы времени, поможет оценить степень неоднородности структуры небесных тел, уровень их сейсмической активности, период собственных колебаний планет. Похоже, что открытие эмиссии и эффекта ее модуляции приведет к "эмиссии" новых открытий неведомых сторон нашего космического дома.

Алмаз в пузырьке

Более десяти лет назад в советских и зарубежных научных журналах появились работы профессора Э. Галимова (Институт геохимии и аналитической химии имени В. И. Вернадского АН СССР), в них излагалась любопытная гипотеза происхождения алмазов.

По этой гипотезе, углерод может кристаллизоваться в алмаз в кимберлитовой породе из-за кавитации. Образование кавитационных пузырьков в общих чертах можно представить себе так.

При резком перепаде давлений в потоке расплавленной породы, например при изменении профиля или сужении канала, в движущейся жидкости образуются не только области пониженного давления, но и разрывы, пустоты, пузыри ("кавитас" - по-латыни "полость"), которые охлопываются, когда жидкость выходит из сужения и давление выравнивается. Чем более текуча жидкость, чем с большей скоростью она движется, тем больше вероятность, что в ней образуются пузырьки кавитации. Особо склонны к кавитации жидкости, содержащие газ и твердые частицы, которые служат "ядрами" кавитации.

У кимберлитовых пород есть две особенности. Во-первых, они выделяются среди других магматических пород своей уникальной алмазоносностью. Во-вторых, в кимберлитовой магме часто рождаются кавитационные пузырьки. При схлопывании пузырьков находящийся в них газ испытывает удар, при резком сжатии развиваются огромные пиковые давления порядка тысячи килобар. Этого достаточно, чтобы родились мелкие кристаллики алмазов, но при условии, если в пузырьке был газообразный углерод.

Остается лишь ответить на вопрос:

откуда он берется?

Кавитационные пузырьки кимберлитовой магмы насыщены метаном, молекулы этого газа распадаются на углерод и водород при высокой температуре, возникающей в пузырьках из-за сильного сжатия. При схлопывании газообразный углерод кристаллизуется в алмаз, а водород выносится за пределы пузырька. Процессы рекристаллизации, которые могут идти в затвердевающей магме, приведут к объединению мелких кристалликов и образованию довольно крупных алмазов.

Образуются ли природные алмазы в процессе кавитации, или это лишь гипотеза? Ответить на этот вопрос можно, исследовав изотопы углерода в алмазах.

Долгое время ученые считали, что соотношение тяжелого С-13 и легкого С-12 изотопов углерода в алмазах очень стабильно. Это лишний раз подтверждало теорию их глубинного синтеза: раз все алмазы образуются на больших глубинах, как считалось раньше, то такие условия порождают и изотопную однородность углерода.

Однако в действительности оказалось, что изотопный состав углерода в алмазах меняется в довольно широких пределах. Это факт в пользу новой гипотезы: если алмазы могут синтезироваться на разной глубине, то и состав углерода в них может меняться в широких пределах.

Течения и Солнце

Дыхание Мирового океана

Определить, меняется ли уровень Мирового океана, практически можно, только измеряя, как поднимается или опускается средний уровень воды у побережья. В различных пунктах земного шара в одном и том же году получают при этом разные данные. Например, в Скандинавских странах наблюдаемый уровень воды постепенно понижается, суша, сбросив оледенение, поднимается под влиянием послеледниковой деформации земной коры.

В южной части Атлантического побережья Соединенных Штатов можно наблюдать, как понижается уровень океана благодаря обильным наносам почвы в дельте Миссисипи. Обобщая накопленные данные, ученые установили, что средний уровень Мирового океана повышается за столетие на 10-20 сантиметров. На это влияет ряд факторов, значение которых оценивается следующими цифрами. Во-первых, за последнее столетие средняя температура атмосферы повысилась на полградуса. При этом из-за теплового расширения воды в океане уровень ее повысился на три-шесть сантиметров, а из-за таяния горных ледников - еще на два-пять сантиметров. На два-три сантиметра опустился средний уровень суши в результате деформации земной коры. Ледовый панцирь Антарктиды, по мнению ученых, за последнее столетие существенно не изменился, но такая опасность ему угрожает при дальнейшем потеплении климата.

Издавна считалось, что главные причины океанических течений - это ветер и неравномерное распределение температуры и солености (плотности) воды в океане, а приливные движения, происходящие, как известно, под действием сил притяжения Луны и Солнца, вызывают лишь возвратные колебательные смещения воды (приливы - отливы) и не могут быть причиной течений.

Но вот в результате исследований, проведенных в Институте технической кибернетики АН БССР, родилась гипотеза о том, что и Солнце и Луна в принципе могут порождать течения в морях и океанах.

Из-за притяжения Луны и вращения нашей планеты на водной поверхности Земли, как известно, рождаются два приливных выступа, один из которых обращен к Луне, а другой - в противоположную сторону. Максимальная высота этих выступов в открытом океане составляет около пятидесяти сантиметров. Под действием силы притяжения Солнца и вращения Земли на водной поверхности океанов также появляются два приливных выступа, которые из-за большей удаленности от Солнца имеют высоту лишь двадцать сантиметров. Из-за вращения Земли приливные выступы постоянно перемещаются с востока на запад - в тропическом поясе Земли со скоростью около 1 500 километров в час,- сложным образом взаимодействуя между собой. Например, когда Луна, Земля и Солнце находятся на одной линии, то есть в полнолуние и новолуние, выступы от Луны и Солнца суммируются и образуют выступ высотой около 70 сантиметров.

Белорусские исследователи предполагают, что эти постоянно движущиеся с востока на запад приливные выступы должны переносить в том же направлении воду. В момент восхождения над восточными берегами океана светило образует на его поверхности приливный выступ, тем самым "загружая" в него воду, а затем движет этот приливный выступ к западу. У западных берегов океана выступ разрушается и "разгружает" содержащуюся в нем воду. Таким образом создается постоянный дефицит воды у восточных берегов океана и избыток у западных.

И в результате этого движения возникают океанические течения. Расчеты показали, что объем воды, переносимой приливными выступами, одного порядка с величинами переноса вод океаническими течениями.

Описанная гипотеза хорошо согласуется с известными в океанологии фактами. В ее пользу прежде всего свидетельствует схожесть картины крупномасштабных течений в трех тропических океанах: течения у восточных берегов океанов направлены от полюсов к экватору, а у западных - от экватора к полюсам. Все происходит так, как будто из восточной тропической части океанов постоянно происходит отток вод, а к западной части - приток. О возможной глобальной космической причине этого явления писали многие исследователи.

воссоздать основные гидрофизические, химические и биологические процессы на поверхности и в глубинах Азовского моря. В действие она приводится с помощью программ, разработанных для электронно-вычислительной машины.

Тайна "дьявольских кругов"

Южные моря часто светятся по ночам. Для науки большинство подобных явлений уже не являются загадкой.

Свечение морской воды могут вызвать медузы, рачки, микроорганизмы.

Однако тайну так называемых "дьявольских кругов" удалось раскрыть лишь недавно. Светящиеся кольца вращаются в морской пучине против часовой стрелки. Они наводят ужас на суеверных моряков. Ученые обследовали более двух тысяч подобных явлений и пришли к выводу, что светятся гигантские колонии микроорганизмов.

Создана модель Азовского моря

Первая полная модель крупного водоема - Азовского моря - создана украинскими учеными из города Одессы. Она позволяет вести конкретные исследования морской экологической среды, прогнозировать ее поведение в разных ситуациях.

Модель дает экологам возможность

Антициклон в океане

Весной 1983 года на снимках, сделанных со спутников в инфракрасном диапазоне, обнаружено колоссальное пятно теплой воды в океане, к востоку от острова Хонсю и к северу от основного стержня течения Куросио. Пятно круглой формы с диаметром около сотни миль. Недавно исследовательское судно "Академик Александр Несмеянов" провело здесь специальные работы, дважды пройдя через этот район сначала с севера на юг, а потом обратно. Каждые двадцать миль тщательно измеряли температуру и соленость воды на разных глубинах.

Результаты позволяют сказать, что это пятно - своего рода антициклон в океане, вращающаяся масса воды, образовавшаяся под воздействием ее перемешивания. Нижние слои вихря - арктические воды, верхние-субтропические. Изучая вихрь, можно лучше понять климат и на суше, потому что антициклон в океане исследовать намного проще, чем в воздухе: он движется медленнее и за ним легче следить.

Черное море в 2000 году

По своему гидрологическому режиму Черное море заметно отличается от других морей. Его воды четко делятся на два слоя. Верхний - сильно опресненный и соответственно более легкий - лежит на более плотном и соленом нижнем. Постоянство этого расслоения поддерживается выносом пресных вод из рек и опресненных из Азовского моря, а также поступлением глубинных - плотных и соленых вод - из Мраморного. Вертикальный же обмен в Черном море незначителен, именно поэтому в его глубинах отсутствует образующийся в верхних слоях и поддерживающий там жизнь кислород.

Водный баланс любого моря складывается не только из речных стоков и обмена с соседними морями. В "статью прихода" включаются атмосферные осадки, а в расход - испарение с поверхности. Все составляющие кругооборота вод не подвержены воздействию человека. Кроме стока с материка. На реках создаются многочисленные водохранилища, увеличивается потребление пресной воды для орошения и водоснабжения городов и поселков. Уже к 1980 году из рек Черноморского бассейна изымалось до 50 кубических километров воды в год. Пока это не отразилось на солености морских акваторий, но к концу нашего тысячелетия эта цифра увеличится почти втрое, и тогда, по мнению некоторых специалистов, дальнейшее осолонение Черного моря неизбежно.

В Азово-Черноморском научно-исследовательском институте морского рыбного хозяйства и океанографии усомнились в справедливости этого утверждения. Авторы пессимистического прогноза считают воды, потраченные на хозяйственные нужды, безвозвратно потерянными для моря. Повидимому, это заблуждение. Так, например, вопреки предсказаниям сток в Днепровско-Бугский лиман за десятилетие с 1971 по 1980 год в условиях интенсивного потребления не сократился.

Однако отдельные факты еще ничего не доказывают. Иное дело - результаты многолетних непрерывных измерений солености вод в разных местах побережья. Анализу подверглись данные наблюдений на гидрометеорологических станциях, расположенных в восьми крупных черноморских портах. В итоге ученые пришли к заключению, что предрекать Черному морю печальное будущее нет оснований.

На "Витязе"

в глубь времен

Доктор геолого-минералогических наук А. Городницкий рассказывает о подводном обследовании горы Ампер с обитаемого аппарата.

С борта "Аргуса"

Мотобот, раскачиваясь и подлетая на сильной волне, помчался к всплывшему "Аргусу", рубку которого почти захлестывала вода. Проскальзывая в люк и захлопывая за собой его тяжелую крышку, я второпях довольно чувствительно прихлопнул себе руку, отделавшись синяком и растяжением. Правда, в первый момент не обратил на это особенного внимания. Еще бы, ведь предстояло самому взглянуть на "развалины Атлантиды", да еще и в компании тех самых пилотов, которые ее "уже видели",- Булыги и Воронова! "Ну что,- спросил я у Виталия Булыги, как только плюхнулся на "свой" тюфяк,- то самое место?" - "Да кто его знает, вроде похоже",-ответил он. Мы связываемся по подводному телефону с "Витязем" и просим засечь наши координаты. Это необходимо, потому что сильное течение сносит нас в сторону от вершины. Надо торопиться. "Погружение разрешаю",- звучит в ушах. "Аргус" идет вниз. Привожу дальше выдержки из моей магнитофонной записи под водой.

"Аппарат лег на грунт в 13 часов 20 минут на глубине 110 метров на южном склоне вершины горы Ампер. Координаты точки погружения: широта 35°03 север, долгота 12°53 запад. В поле зрения скальные выходы коренных пород, хорошо видные на фоне белого песка. Выходы эти образуют правильные гряды высотой около полутора метров. На глубине 95 метров, в 200 метрах от точки погружения, располагается ограниченный грядами коренных пород замкнутый прямоугольник длиной около 20 метров и шириной около 10 метров. Высота "стенок" один-полтора метра, ширина окбПо полуметра. Дно "комнаты" засыпано песком. У края стен - отдельные глыбы. Стенки сложены сильно измененным базальтом, поросшим литатамнией.

Движемся дальше на восток. На глубине 90 метров по курсу следования вертикальная стена высотой примерно два метра. Она производит впечатление вертикальной дайки (застывшей базальтовой лавы), внедрившейся в разрушенные выветриванием базальтовые породы. Стена ограничена с двух сторон гладкими поверхностями, на фоне которых отчетливо видны следы "кладки".

Подходим к следующей гряде. В стене высотой около 20 метров - ниша диаметром около 15 метров. Всплыв над ней на несколько метров, обнаруживаем, что это - крупная трещина, заваленная глыбами, которая прослеживается вверх по склону. На фоне песка темнеют отдельные блоки породы, выпавшие из стены.

В конце стены на глубине около 90 метров прямоугольное сооружение, также напоминающее "комнату" длиной около 10 метров и шириной 3- 4 метра. Стены имеют четкую прямоугольную форму. На фоне красных литатамний хорошо виден отдельный "кубик". Садимся рядом со стенкой и детально его изучаем.

Внутренняя поверхность стены плоская, как будто обработанная орудиями. Стена упирается в скалу, однако характер контакта не виден, так как все заросло и завалено камнями. В верхней части стены свежие сколы. Обращает на себя внимание правильная форма кубиков с гранью 15-20 сантиметров.

Что это, дайка? Куда же девался материал породы, в которую дайка внедрилась? Может быть, более древние и сильно разрушенные базальты вмещающей породы размыты в результате эрозии, а стенка, сложенная более прочным и свежим материалом, осталась? Ответ на этот вопрос, по-видимому, может дать сравнительный геохронологический анализ образцов, отобранных из стенки и из вмещающих пород. Берем два образца, стараясь взять один верхний кубик и корочку из прослойки между соседними кубиками.

Движемся дальше вдоль гряды, ограниченнои двумя параллельными стенками. Внутренняя поверхность стен разбита ортогональными трещинами.

Впечатление такое, что плывешь на катере по каналу с каменной набережной, как когда-то на экскурсионном речном трамвае по родной Мойке. В конце "канала" между стенками - пещера с полуразрушенным навесом из крупных глыб выветрелых базальтов.

Следуем дальше на восток. Слева от нас - стена высотой около 20 метров, справа - равнина, засыпанная белым песком. В стене местами видны террасообразные площадки и ниши, которые могут быть следами волноприбойной деятельности. Кое-где зияют большие трещины, нечто вроде "ворот". В конце сходящегося ущелья между стенами видна пещера. Сильно разрушенный свод над пещерой отдаленно напоминает кладку радиально расходящихся камней. Неужели все это - формы эрозии? Выходим на плато. Справа по курсу - крутой склон, на фоне которого видны обрывки сетей и переметы.

Видимость несколько ухудшается. В поле зрения --г- параллельные стенки.

Вершина гряды напоминает полуразрушенную башню с резкими формами выветривания. В верхней части стен следы от выпавших камней. Обнажение это немного похоже на развалины старинной крепости.

Вдоль стены - как будто ступени лестницы, засыпанные песком. Ширина "ступеней" около двух метров. Аналогичные "ступени" видны на самой стене. Вниз по склону от внутренней "лестницы" расположен квадратный участок, засыпанный белым песком. Стена имеет прямоугольные грани и довольно гладкие поверхности, покрытые литатамниями.

Слева по курсу - стена с овальными нишами. У ее подножия углубление в дне, похожее на колодец с диаметром около трех метров. Делаем снимок. В 15 часов 30 минут отрываемся от грунта и начинаем всплытие с глубины 108 метров".

Что ищет "Витязь"!

А до этого было вот что. Поздним вечером "Витязь" покинул мерцающую разноцветными огнями Чивитавеккью и взял курс на запад. Путь наш лежит за Геркулесовы Столбы, в Атлантику.

Главная цель исследований - подводные горы Ампер и Жозефин. Обе они расположены в той самой зоне огромных разломов, тянущихся от Гибралтарского пролива до Азорских островов, по которой проходит граница между двумя гигантскими литосферными плитами - Африканской и Евроазиатской.

К восточной части этой зоны приурочена цепочка подводных гор, изогнутая как подкова. Она так и называется Хосшу - "Подкова". Самые крупные из этих подводных гор - Ампер и Жозефин. Для геологов они интересны еще и потому, что хотя и возвышаются неподалеку друг от друга, но расположены на разных плитах. Гора Ампер находится на Африканской литосферной плите, а ее близкая соседка Жозефин уже принадлежит Евроазиатской плите.

Этот район представляет особый интерес, детальное изучение геологического строения границы между плитами может пролить свет на то, как движутся плиты в области их соприкосновения и как связано образование и развитие подводных гор цепи Подкова, которые были когда-то вулканами, с этим взаимодействием.

Вопрос это непростой. Чтобы решить его, мало опуститься на дно и взять образцы. Необходимо, кроме того, исследовать глубинное строение литосферных плит вблизи их границы. Поэтому второе наше судно, "Рифт", сейчас отправилось туда же. На его борту установлена аппаратура для глубинных сейсмических исследований. Упругие волны, созданные "пневмопушкой", распространяются в воде и толще пород океанского дна. Отражаясь от слоев горных пород с разной плотностью, они снова приходят к поверхности воды и регистрируются специальными высокочувствительными сейсмоприемниками.

Электронно-счетная машина сама строит сейсмический разрез по маршруту движения судна. А этот разрез, по существу, отражает геологическое строение океанской коры.

Одновременно проводятся непрерывные измерения интенсивности аномального магнитного поля и поля силы тяжести. Обработка результатов этих измерений дает геологам возможность судить о том, как устроено дно океана в этом районе, смяты ли осадки, разбита ли твердая кристаллическая кора трещинами, куда направлены силы, толкающие литосферную плиту.

Что касается подводной горы Ампер, то интерес к ней не только геологический. На ее подводной вершине несколько лет назад были обнаружены странные скальные гряды, напоминающие рукотворные стены, что дало пищу для новых разговоров об Атлантиде. Нам предстояло провести обследование этой загадочной горы.

Мы вышли по эхолоту на вершину горы Ампер и, выбрав плоское место, поставили буй. Вокруг нас вблизи от вершины горы крутятся рыболовные суда - здесь, на мелководье, много всякой рыбы. Нам они изрядно мешают.

И дело не только в том, что эти суда все время ходят туда-сюда, волоча за собой рыболовецкие тралы и мешая нашей съемке, а еще и в том, что обрывки рыбацких сетей и переметы густо усеивают неглубокое дно в районе вершины горы и создают нешуточную опасность для подводного аппарата.

Зато погода нас на этот раз балует, поэтому нужно использовать каждый час. Решено ночью делать съемку рельефа дна и измерения магнитного поля, а также подводное фотографирование "Звуком", а все светлое время суток использовать для работы "Аргуса" и водолазного колокола.

Прежде всего нужно было найти участок со "стенами" и внимательно обследовать его. С помощью буксируемого аппарата "Звук" была сделана детальная фотопанорама вершины горы, на которой снова отчетливо проявились узкие вертикальные гряды, как бы сложенные из отдельных блоков. Может быть, это все-таки не гряды, а стены? Надо погружаться. Никакие фотографии и телевизионные осмотры сверху ничего толком об этом не скажут - смотреть надо не сверху, а сбоку.

Составили списки подводных наблюдателей. Поскольку подводная фотокамера может проводить фотографирование только очень близких объектов, а человеческий глаз видит дальше, то каждого наблюдателя просили делать зарисовки того, что он видит в иллюминаторе. Ведь в прошлые века, когда не было фотоаппарата, именно рисунки ученых и натуралистов были главными документами! Вспомним хотя бы рисунки Крашенинникова на Камчатке или Миклухо-Маклая в Океании! Решено было также каждый день после погружения "Аргуса" собирать научнотехнический совет для обсуждения результатов. В конференц-зал на эти обсуждения собиралось столько народу, что не могли вместиться все желающие.

Акванавты в это время усиленно готовили к спуску свой водолазный колокол, в котором после погружений на горе Верчелли обнаружили неполадки.

В первый же день работы "Аргуса"

на нем в качестве наблюдателя погрузился начальник экспедиции В. Ястребов, а за ним следом - я. Однако на участок "со стенами" в этот день выйти не удалось. Сильное подводное течение сносило аппарат, не давая удержаться на курсе. Правда, в первом же погружении я нашел, как мне показалось, амфору. Булыга долго и старательно маневрировал аппаратом, чтобы подойти к ней и ухватить ее манипулятором. Каждый раз при включении движителей мелкий песок вихрем взлетал перед иллюминатором и желанная находка скрывалась от нас. Наконец мы ухватили этот заросший ракушками явно рукотворный предмет и торжественно погрузили его в бункер, сообщив об этом на поверхность. Когда "Аргус"

поднялся, все население "Витязя"

пришло посмотреть на нашу находку. Каково же было разочарование, когда под слоем ракушек обнаружилась старая алюминиевая кастрюля...

В последующие дни тщательно обследовалась с "Аргуса" вся площадь вершины горы. Шаг за шагом просматривались и фотографировались выходы пород на склонах. Отбирались образцы базальтов, проводились фотосъемки и зарисовки скальных выходов. Уже на второй день геофизик Анатолий Шрейдер обнаружил в районе вершины какие-то круглые сооружения, напоминающие цирки диаметром 40-50 метров, в также квадратные формы рельефа, отдаленно похожие на "комнаты".

Однако стен с "кладкой" никто не видел. Пилоты наши пожимают плечами и никак не могут определить, где они видели в прошлом рейсе "развалины города". Только на четвертый день геолог Николай Прокопцев, человек тщательный и скрупулезный, а вслед за ним и наш болгарский коллега Петко Димитров обнаружили странные "стены", "комнаты" и даже что-то вроде "арки".

Вечером того же дня на "Витязь" пришла радиограмма из Новокузнецка.

Какой-то энтузиаст сообщил нам "точные координаты Атлантиды" и требовал, чтобы не теряли зря времени и немедленно шли туда.

На пятый день на участок, где были обнаружены "стены", погрузили представителей прессы А. Андрошина и Л. Почивалова, предложив им также зарисовать увиденные объекты. Последнее погружение было предложено сделать мне, чтобы описать найденные объекты. Это было уже четвертое погружение за день, однако пилоты, хотя и устали, охотно согласились "еще поработать", справедливо опасаясь, что погода не даст такой возможности в будущие дни. Мой репортаж со дна вы уже прочитали.

Водолазы берут образцы

На следующий день было проведено погружение водолазов на вершину горы Ампер, на этот раз уже прямо на найденные "Аргусом" "стены".

В воду пошел водолазный колокол с водолазами Анатолием Юрчиком и Николаем Левченко и оператором Владимиром Антиповым. Еще на борту экипаж, надев гидрокостюмы и дыхательные аппараты с кислородно-гелиевой смесью, прошел в водолазный колокол, который сначала был компрессован до давления в 90 метров водяного столба, а уже потом опущен в воду.

На глубине 93 метра Анатолий Юрчик опустился с платформы водолазного колокола прямо на участок, где "стены" соединялись между собой. Сверху поверхность "стен" оказалась полностью заросшей мелкими темно-коричневыми водорослями, напоминающими мох. На этом подводном ковре то тут, то там примостились колонии морских ежей и кораллов. Понадобилось много усилий, чтобы соскоблить цепкие водоросли с поверхности камня.

После этого Юрчик ломиком отбил образец, отметив предварительно, как он был ориентирован относительно самой "стенки".

Главная цель погружения водолазного колокола осуществилась - отобраны образцы пород с таинственных "стен", которые сразу же стали объектом пристального изучения геологов.

Последнее заседание научно-технического совета на "Витязе", раскачивавшемся над вершиной горы Ампер, было таким же бурным, как разбушевавшийся океан. После долгого обсуждения все сошлись на том, что "стены"

на вершине горы все-таки нерукотворные. Даже корреспондент "Литгазеты"

Леонид Викторович Почивалов, который яростно, с детской настойчивостью защищал идею существования Атлантиды, вынужден был отступить перед бесстрастными доводами геологов. "Я так понимаю, что сегодня выносится смертный приговор Атлантиде",- горько заявил он. "Ничего подобного,возразил я,- речь идет только о "стенах" на горе Ампер".

Так была Атлантида или нет!

После нашего возвращения состоялся ученый совет Института океанологии, на котором докладывались результаты рейса. Много видных геологов и геофизиков, специалистов по геологии океанского дна собралось в зале. Отчетный доклад о рейсе делал профессор В. Ястребов. Материалы,собранные в этом рейсе, оказались настолько интересными для ученых, что позднее был поставлен специальный доклад о подводных исследованиях на президиуме Академии наук. Ученый совет принял решение подготовить и опубликовать по результатам рейса отдельную монографию. Намечены обширные планы новых экспедиций с применением уже опробованной техники и методики подводных исследований.

Тщательное изучение поверхности горы Ампер показало, что этот старый, давно погасший вулкан разбит глубокими трещинами, которые строго вытянуты в двух направлениях: на северо-восток и на юго-восток примерно под прямым углом друг к другу. Точно такое же направление имеют и таинственные "стены". Вот и получается, что они не людьми сложены, а образовались в связи с этими трещинами. Дело в том, что по трещинам, разбившим старую, уже застывшую породу, могут внедряться новые порции лавы, которые, достигнув поверхности, застывают. Именно с такими двумя взаимно перпендикулярными системами базальтовых даек мы, по всей вероятности, и имеем дело.

"Стенки" сложены более молодыми базальтами, которые меньше поддаются разрушительному действию выветривания, чем старые породы, слагающие вершину. В результате эрозии более древние базальты в промежутках между "стенками" разрушились, и между ними образовались углубления, так похожие на "комнаты".

Ну а как же "кирпичная кладка"? Скорее всего это не что иное, как система небольших параллельных трещин на поверхности базальтовых гряд, иногда засыпанных белым песком, подчеркивающим зрительное впечатление "кладки". Подобное я видел не впервые, когда-то в молодости мне пришлось несколько лет работать в северо-западной части Сибирской платформы, на знаменитых сибирских траппах. Базальтовые образования при выветривании могут образовывать самые причудливые формы, напоминающие башни и стены. А вспомните известные всем Красноярские столбы!

Так что, как это ни прискорбно, складывается впечатление, что никаких "развалин древнего города" на вершине горы Ампер все-таки нет.

Мое сообщение о выводах по результатам подводного изучения вершины горы Ампер было выслушано с большим вниманием, но без особого сочувствия. Председатель совета, директор института, член-корреспондент АН СССР Андрей Сергеевич Монин в заключительном слове неодобрительно заметил: "Рано еще делать окончательные выводы. Городницкий говорит одно, а рисует другое. Посмотрите на его подводные рисунки. С этим еще нужно разбираться".

Так была Атлантида или нет? А если была, то, может быть, не в Атлантике, а в Эгейском море? Идея о гибели Атлантиды в Эгейском море была впервые высказана русским академиком А. Норовым еще в 1854 году. А о том, что под слоем пепла на Санторине найдены остатки древних построек, стало известно еще с 1883 года из работ французского вулканолога Ф. Фукэ.

Только вот одно мелкое несоответствие: древние поселения на Санторине относятся к бронзовому веку, а Атлантида Платона была на два тысячелетия раньше.

Так где же искать Атлантиду? Чтобы ответить на этот вопрос, вернемся снова к геологии океанского дна и тектонике литосферных плит. Еще совсем недавно, не более десятка лет назад, в отечественной геологии господствовала теория, которая основывалась на представлениях о том, что океанские впадины возникли в результате резких опускании блоков континентальной литосферы. Эта гипотеза как будто давала в руки искателей Атлантиды веские козыри: ведь если могли быть резкие опускания целых континентов, то могла быть и Атлантида, которая точно так же погибла! Именно на эту модель образования океанских впадин возлагал надежды К. Жиров в своей интересной книге об Атлантиде.

Теория тектоники литосферных плит и многочисленные факты, указывающие на отсутствие в океане погруженных участков континентальной коры, как будто на первый взгляд говорят против существования Атлантиды.

Один из основоположников отечественной тектоники литосферных плит, заведующий нашим отделом Олег Георгиевич Сорохтин, неоднократно насмешливо говорил мне: "Никакой Атлантиды быть не может. Это противоречит тектонике плит. Если ты будешь верить в оккультные науки, я тебя уволю".

Ну что же, континенты дейтвительно не могут погружаться. А архипелаги?

Ведь проведенные нами исследования убедительно показали, что подводные горы Ампер и Жозефин были когда-то островами. И весь подводный хребет Хосшу, в состав которого они входят, тоже, возможно, был когда-то на поверхности. А если были острова, то на них могли жить люди. Весь вопрос в том, когда возникли эти острова и когда, а главное - почему погрузились в океанские волны. Попробуем решить эту задачу.

Известно, что посреди океанов проходят гигантские рифтовые трещины, в которые снизу под большим давлением поступает расплавленная магма, раздвигая океанское дно. Застывая на поверхности, эта магма образует новые участки океанской литосферы. Образовавшаяся новорожденная литосфера тяжелее, чем расплав, из которого она кристаллизуется. Чем толще литосфера (а ее толщина с возрастом постоянно увеличивается), тем глубже она опускается в подстилающую ее полужидкую астеносферу. Это, в свою очередь, приводит к тому, что по мере раздвижения океанского дна в направлении от срединных хребтов к более древним районам океана уровень дна закономерно должен понижаться. Уже известный нам своими категорическими заявлениями Олег Георгиевич Сорохтин впервые показал, что величина этого погружения пропорциональна корню квадратному из возраста океанской литосферы.

Значит, поверхность океанского дна должна погружаться. Вместе со всем, что на ней находится,- островами, хребтами и архипелагами. Один из характерных признаков погружения океанского дна - подводные вулканы со срезанными плоскими вершинами.

Именно такими вулканами, как показали результаты нашего рейса, и оказались подводные горы Ампер и Жозефин. Американский исследователь Хесс, впервые детально изучавший подобные плосковершинные горы в Тихом океане, дал им название "гайоты", по одной из версий - в честь известного геолога А. Гюйо (Гайот). Всего в Мировом океане насчитывается не менее десяти тысяч подводных гор и островов. Больше всего гайотов и атоллов в Тихом океане. Но есть они и в Атлантике. Так крупный гайот Грейт-Метеор входит в ту же систему подводных гор Хосшу. Да и другие горы вулканического происхождения, входящие в эту цепь - Атлантис, Плейто, Круйзер, Йер и Эрвинг,- также имеют плоские вершины и другие неопровержимые признаки надводного существования.

Случайно ли это?

Что же касается изученных нами подводных гор Жозефин и Ампер, то расчеты, проведенные по формуле О. Сорохтина, показали, что не далее чем сорок тысяч лет назад оба эти вулкана могли быть островами. И это в том случае, если поверхность дна опускалась только под действием утолщения литосферы, а ведь могли быть и другие причины более быстрого опускания!

Там, где литосферные плиты сходятся, более тонкая и глубоко погруженная океанская литосфера, сталкиваясь с континентальной, ломается и пододвигается под нее, унося "на своей спине" в глубины океанские острова.

Именно такая картина наблюдается сейчас в Тихом океане, дно которого со сравнительно большой скоростью (около 5 сантиметров в год) пододвигается под край Азиатского континента - Камчатку, Курильскую и Японскую островные дуги. На восточной оконечности Камчатки, на полуострове Кроноцкий, геологи нашли остатки двух океанских гайотов, "впечатавшихся" в край полуострова и сорванных с погрузившейся под него океанской плиты. Вся эта огромная полоса, протягивающаяся на юг до Новой Зеландии, называется "огненным кольцом" Тихого океана. И не случайно-вдоль всей этой неспокойной линии располагаются многочисленные огнедышащие вулканы.

Нетрудно предположить, что аналогичная картина могла наблюдаться и при закрытии древнего океана Тетис.

Ведь известно же, что при "захлопывании" его восточной части около тридцати миллионов лет назад Индия ударилась об огромную плиту Евразии. От этого мощного удара край Евроазиатской плиты смялся в складки, образовались высочайшие в мире Гималайские горы, а сама Евроазиатская плита раскололась на много частей, которые до сих пор не могут сосчитать геологи.

Вспомним теперь про увиденный нами в первом рейсе нового "Витязя"

Троодосский офиолитовый комплекс на острове Кипр - остаток ложа древнего океана Тетис. Как он туда попал? Похоже, что был выдавлен наверх, когда при закрытии Тетиса огромный Африканский материк навалился на юг Европы, сминая ее край. А большая часть дна Тетиса вместе с островами ушла в глубину. Не случайно к западу от Кипра расположена Эллинская островодужная система, под которую задвигалось дно древнего океана. И катастрофические извержения средиземноморских вулканов-Санторина, Этны и Везувия, наводившие ужас на жителей окрестных городов,- все это тоже следствие закрытия океана Тетис.

"Хорошо,- возразят мне,- но ведь это все - в Восточном Средиземноморье! В Атлантике такого поддвига Африканской плиты под Евроазиатскую как будто нет!"

В том-то и дело, что есть. Во время рейса "Витязя" было сделано еще одно интересное открытие. Мы уже упоминали о том, что системы трещин, рассекающих океанскую литосферу в районе гор Ампер и Жозефин, имеют примерно одинаковое и строго упорядоченное простирание - северовосток и юго-восток. Такие трещины могут образовываться при сжатии граничащих в этой зоне литосферных плит.

И это не единственный признак сжатия: глубинное сейсмическое профилирование, проведенное поперек АзороГибралтарской зоны с научно-исследовательских судов "Профессор Штокман" и "Рифт", показало, что Африканская плита здесь как бы "ныряет" под Евроазиатскую. А это пододвигание, как нам уже известно, может привести к крупным катастрофам вдоль границы плиты - образованию глубоких огнедышащих трещин, грозным вулканическим извержениям, расколу и опусканию крупных блоков океанской коры вместе с находящимися на них островами.

Вспомним снова Платона. Он пишет, что катастрофа произошла одновременно на всем Средиземноморье - на востоке погибло афинское войско и все Праафинское государство. Это могло произойти при извержении вулкана Санторин в Эгейском море. На западе - по ту сторону Геркулесовых Столбов в результате той же катастрофы при столкновении Африканской и Евроазиатской плит - раскололся и погрузился в воду огромный архипелаг, протянувшийся от Азорских островов до Гибралтара, а вместе с ним и Атлантида.

Что же до развалин стен на самой макушке горы Ампер, то кому же придет в голову строить большой город на вершине вулкана? На вершине, по всей вероятности, могло быть только небольшое укрепление. Поэтому, если и искать дальше следы построек на Ампере, то на западном склоне горы, где на глубине около ста метров находится обширное плато, закрытое донными осадками. Для того чтобы найти Атлантиду, надо изучить подводные горы Азоро-Гибралтарской системы и выяснить, была ли вся эта огромная горная страна прежде на поверхности океана.

Ну а если считать, вслед за Аристотелем, Олегом Георгиевичем Сорохтиным и другими скептиками, что никакой Атлантиды вообще не было, а все это миф, выдуманный Платоном от начала и до конца, то и тогда следует признать, что миф этот полезный. Ведь не удалось же алхимикам в средние века синтезировать золото, найти секрет "философского камня", но сколько открытий, и нешуточных, принесли они науке! Проникновение человека на океанское дно сулит не мифические, а вполне реальные открытия. В то время как мы изучали подводные горы в Атлантике, другое научно-исследовательское судно нашего института - "Академик Мстислав Келдыш" - проводило изучение гайотов в Тихом океане.

На вершине одной из этих гор с подводного обитаемого аппарата "Пайсис" были взяты железомарганцевые конкреции с промышленным содержанием кобальта и меди. Так что есть что искать под водой и кроме Атлантиды.

Водопад уходит за границу

Новость, опубликованная газетами Республики Зимбабве, потрясла все население: страна может потерять свою часть водопада Виктория. А ведь это ее величайшее природное чудо и главнейший аттракцион для туристов. Водопад Виктория на реке Замбези, на границе между Замбией и Зимбабве, так энергично разрушает ложе реки, что вскоре, лет через 15-20, отодвинется вверх по течению реки и окажется целиком на территории Замбии. Мози-Оа-Тузи, "Дымящийся гром",- так называют африканцы могучий водопад. Ширина его около 1800 метров. Вода падает с высоты 108 метров. В период дождей здесь низвергаются в пучину 550 тысяч кубометров воды в минуту. Английский путешественник Дэвид Ливингстон, первый из европейцев увидевший в 1855 году и описавший водопад, исследовал берега Замбези и установил, что водопад уже сдвинулся на 25 километров вверх по течению. Теперь процесс эрозии идет быстрее, потому что базальты, образующие русло реки, имеют в этом месте трещины, заполненные глиноподобным материалом, так что сила падающей воды легко разрушает их. Итак, к концу нынешнего тысячелетия водопад Виктория уйдет с территории Зимбабве.

"Насос" в океане

Примерно 570 миллионов лет назад в кембрийском периоде на Земле произошло чрезвычайное событие, круто изменившее все развитие жизни на планете: появились и широко расселились животные, имеющие твердый скелет.

Без него, вероятно, были бы невозможны многие последующие биологические успехи, в том числе и восхождение к существам разумным. Скелеты, панцири, раковины появились как бы вдруг.

Причем не у отдельных единичных видов, а у подавляющего большинства морских животных. Почему? Что этому предшествовало? Что послужило толчком?

Вот уже полтора века геологи ищут этому объяснение. Гипотезы сменяют одна другую.

Высказывалось поедположение, что, мол, существовавшие прежде мягкотелые животные оказались не защищенными от хищников и потому погибли, выжили только те, кто обрел прочную оболочку. Обсуждали состав воды. Якобы сначала в океане был излишек углекислоты. Она растворяла карбонат кальция, пригодный для сооружения раковин. Позже расплодившиеся водоросли значительно уменьшили количество углекислоты, и тогда часть карбоната кальция оказалась нерастворенной, она могла пойти на строительство твердых оболочек для животных. Образование скелетов ставили в зависимость от соотношения солей кальция и магния, которое будто бы именно с кембрия резко изменилось. В этой гипотезе не учитывается, что у многих древнейших животных раковины были не кальциевые, а фосфатные и кремниевые, следовательно, соотношения кальция и магния тут явно ни при чем.

К решению загадки кембрия привлекали космические силы; резкое увеличение радиации от вспышки сверхновой звезды где-то вблизи от Солнечной системы.

У большинства из этих гипотез был общий недостаток-однобокость. В них не принимался в расчет комплекс кембрийской обстановки, а обсуждалась лишь какая-то отдельно взятая предположительная особенность того периода.

Но вот одна из недавних исследовательских работ, проведенная в Институте океанологии АН СССР доктором физико-математических наук О. Сорохтиным и доктором геолого-минералогических наук А. Городницким, кажется, открыла наконец путь к решению загадки. Работа посвящена не кембрию. Он в ней даже не упоминается. И вместе с тем...

Утонувшие острова

Всего несколько десятков лет назад дно океана считали ровным, похожим на выглаженную изнутри чашу. В годы второй мировой войны геолог Гарри Хесс, он тогда плавал в Тихом океане штурманом на американском транспорте "Кейп-Джонсон", внес в эти представления существенную поправку. Проходя глубоководные участки, он не выключал эхолот с самописцем, как это обычно делали на всех других судах, и открыл в океане отдельно стоящие подводные горы с плоскими вершинами, о существовании которых никто не подозревал. Хесс назвал свои горы гайотами, поскольку база, куда они возвращались после рейсов, носила имя "Гайот-холл". (По другой версии, горы названы в честь известного геолога XIX века Арнольда Гюйо.)

Будущий профессор Принстонского университета, теоретик морской геологии - Гарри Хесс сам дал и толкование происхождения открытых им гор.

Гайот - это потухший вулкан, вершина которого некогда поднималась над морской поверхностью в виде обычного острова. Со временем океанский прибой полностью размыл вершину, а опустившееся дно переместило усеченный конус на большую глубину.

В этой версии все выглядело настолько просто и естественно, что она просуществовала до наших дней. Возникал только вопрос: почему погружение оказалось столь глубоким - более километра?

Впрочем, в годы открытия гайотов в геологии еще господствовала фиксистекая теория, из которой как раз и следовало, что земная кора - на суше ли, на море ли - знала только вертикальные перемещения.

Версия Хесса поначалу устроила и неомобилистов (они громко заявили о себе в 60-х годах), поскольку, по их представлениям, морское дно, нарождающееся по оси срединно-океанических хребтов, заметно опускается, отодвигаясь к окраинам океана.

Но вот начались более детальные исследования гайотов. С их неровных площадок глубоководными драгами брали крупные образцы пород для исследования. Позже горы бурили. Все они действительно оказались потухшими вулканами, размытыми, перекрытыми сверху коралловыми рифами. Коралловые острова опустились на глубину, а их строители погибли. Произошло это в меловое время (в альбском и сеноманском ярусах), то есть примерно 100 миллионов лет назад.

Чем именно это время пришлось не по вкусу такому множеству кораллов?

Чарлз Дарвин еще в 1842 году в книге "Строение и распределение коралловых рифов" высказал идею происхождения атоллов. Вулканические острова быстро обрастают рифами, если вода вокруг достаточно тепла. Потухший вулкан начинает медленно погружаться, со временем его вершина полностью исчезает под водой, а полипы продолжают тянуться к поверхности моря, образуется лагуна, опоясанная рифом. Вулкан опускается все глубже.

Кораллы тянутся вверх: чтобы не погибнуть, они беспрерывно надстраивают свой дом.

Эта идея Дарвина оказалась абсолютно верной. Окончательно она подтвердилась, когда ряд атоллов (ближе к нашим дням) "просветили" сейсмикой и прорезали скважинами. Оказалось, что коралловая толща, например, на атолле Бикини достигает 800 метров, ниже залегает изверженный базальт. Известно, что колонии полипов, строящих рифы, живут на глубине не более ста метров. Значит, они в самом деле, как представлял себе это Дарвин, все время наращивают этажи своего дома, поселившись на тонущем вулкане.

Что же случилось в альб-сеномане?

Почему тогда морские строители, словно сговорившись, бросили привычное занятие? Этот вопрос стал главным в исследовании происхождения гайотов. И тогда начались догадки.

"Теплолюбивые кораллы не выдержали наступившего на Земле похолодания".

Но ни в альбе, ни в сеномане похолодания не было. Весь меловой период оставался на удивление теплым.

"Движение литосферных плит вынесло атоллы из тропической зоны в холодные воды".

Наиболее точные на сегодняшний день реконструкции давнего расположения плит, выполненные в Институте океанологии АН СССР Л. Зоненшайном и Л. Савостиным, показывают, что незадолго до сеномана почти все известные ныне гайоты располагались близ экватора.

"Вулканы погружались быстрее, чем надстраивались рифы".

Тоже нет. Гайоты опускались на сотые доли миллиметра в год, а скорость роста кораллов около сантиметра в год. У некоторых видов вдвое меньше.

"Сеноманские кораллы на островах погибли из-за быстрого наступления моря на сушу-из-за трансгрессии".

Трансгрессия действительно была.

Уровень воды в морях за 100 миллионов лет поднялся, порой немного отступая, на 300 метров. Но происходило это плавно, для кораллов практически неощутимо.

Впрочем, именно мысль о трансгрессии как раз и дала толчок гипотезе, о которой здесь пойдет более подробный рассказ.

Отчего погибли строители

Потоп был и вправду великим. Позднемеловая эпоха отмечена одной из наиболее крупных в истории Земли трансгрессий. Под водой оказались почти все низменности Европы, Северной Америки; и вообще суши тогда заметно поубавилось.

Олег Георгиевич Сорохтин, доктор физико-математических наук, один из теоретиков неомобилизма, заинтересовался этой трансгрессией по ряду причин. Среди них - происхождение гайотов. Дело в том, что фиксисты считали существование плосковершинных гор одним из доказательств своей правоты:

мол, это прямое подтверждение исключительно вертикального погружения океанских впадин. А Сорохтин вывел формулы, из которых следовало, что погружение морского дна все-таки сочеталось с его горизонтальным перемещением. Вопрос о гайотах стал для него принципиальным.

Александр Михайлович Городницкий, доктор геолого-минералогических наук, занимался подводными горами больше двадцати лет. Плавал по Атлантике, Тихому и Индийскому океанам. Был в числе первооткрывателей некоторых таких возвышенностей.

Проблема происхождения гайотов относится к кругу научных вопросов, которыми он занимается постоянно.

Оба эти ученых не раз задумывались, почему гибель строителей атоллов произошла именно в альб-сеномане. Ведь в это же время такие же кораллы, населявшие мелководные акватории на затопленных участках материков, благоденствовали. Местами их рифы тянулись бесконечными барьерами. Неплохо жилось тогда и другим многочисленным жителям шельфовых зон. О том поныне сохранились весьма впечатляющие свидетельства: мощные отложения писчего мела. Они известны в Южной Англии, в Северной Франции, в других местах. У нас в стране их наверняка приметил каждый, кто ездил из средней полосы на юг,- это меловые горы под Белгородом.

Сорохтин и Городницкий сосредоточили внимание на кальции. На то были важные причины. Кораллы крайне чувствительны к малейшим изменениям среды обитания. Вода должна быть теплой - не менее 20 градусов, но и не более 30. Достаточно соленой, но не чрезмерно. Они не переносят мутную воду, поэтому никогда не селятся вблизи устьев рек. Им нужен свет. Вернее, не столько им, сколько зооксантеллам - водорослям, обитающим в их тканях. Те снабжают клетки полипов кислородом, углеводами, аминокислотами (а сами получают у хозяина углекислоту). Зооксантеллы не могут без солнечного света. Значит, и кораллам, строящим рифы, не жить на глубине. И уж без чего существование полипов совершенно немыслимо, так это без соединений кальция. На каждый квадратный метр колонии их требуется примерно килограмм в год. Иначе не из чего строить дом.

Однако именно с кальцием в альбсеноманском океане было не совсем ладно. Существенную роль в его поставках играет речной сток, главным образом с континентальных равнин. Но ведь в те времена треть суши была затоплена. Подсчеты показывают, что карбоната кальция тогда поступало с материков по крайней мере раз в шесть меньше, чем сегодня.

Тем более странно, что при таком явном дефиците где-то нарастали массивные меловые слои и протяженные рифы - мощнейшие отложения именно карбоната кальция. Подобными щедротами не отличались даже эпохи, не испытывавшие в кальции недостатка.

Что же в меловом периоде помогало (или заставляло) осаждать известняки в отдельных местах буквально со сверхактивностью?

В основном это происходило на затопленных зонах континентов. Конфигурация материков именно к тому времени претерпела значительные изменения (так по крайней мере следует из неомобилистских реконструкций).

Существовавший длительное время суперматерик Пангея, который заключал в себе почти всю сушу Земли, стал дробиться. В результате этого в меловом периоде начали образовываться Атлантический и Индийский океаны.

Появились новые самостоятельные плиты с обособленными материками: Северо-Американская, Евразийская, Южно-Американская, Африканская. Австралия и Антарктида были еще едины, но от них успел отколоться Новозеландский микроконтинент. Индия отделилась от Африки и отправилась в дрейф на северо-восток - к своему будущему причалу - к Гималаям. По северному краю древнего океана Тетис возникла сложная система островных групп - архипелагов.

На Земле в то время во много раз увеличилась общая протяженность береговых линий, шельфовых зон, площадь мелководных морей и заливов.

Сорохтин и Городницкий рассуждали примерно так. Зеркало водной поверхности на планете стало обширнее. Значит, Земля поглощала больше солнечных лучей. Это одна из причин очень теплого климата в меловом периоде.

Особенно хорошо прогревались и освещались мелководья. Там на многие века установился режим, в высшей степени благоприятный для развития разных форм жизни. Меловой период, как известно, отличается настоящим биологическим взрывом. Причем особенно плотно были заселены как раз мелководья.

Не менее важно, что большинство их оказалось в тропической засушливой зоне. Это означает отсутствие холодных сезонов и круглогодовое энергичное испарение воды. Вот оно - наиважнейшее обстоятельство! Сильное, непрерывное испарение на большой площади мелководья можно сравнить с мощнейшим насосом, выкачивающим воду из глубин океана.

При подобном "выкачивании", развивают они свою мысль дальше, на мелководье неизбежно росла концентрация солей, растворенных в морской воде, в том числе, надо думать, и соединений кальция. То есть создавались условия, наиболее подходящие прежде всего для потребителей именно этих химических элементов.

Итак, мощная биомасса, быстрая смена поколений... Вот почему образовались эти слои писчего мела, грандиозные отложения других известняков, многоверстые рифы.

А откуда "насос" качал воду? Ну, разумеется, из центральных областей океана. Там, наоборот, создавался хронический недостаток соединений кальция. И это еще при том, что поступление кальция с континентов сильно сократилось. А вулканические острова, обросшие кораллами, находились именно там, в центральных областях океана. Выжить им было трудно. Скелеты кораллов становились тонкими, хрупкими; прибой их легко разрушал.

Это продолжалось многие века подряд.

Гибель океанских кораллов стала массовой.

В общем, логика подводит к тому, что начало гайотам положил известковый голод в океане.

Пик того великого потопа длился миллионы лет. За это время бывшие атоллы, увлекаемые движением литосферных плит, переместились ближе к океанским окраинам и погрузились в его пучину. На глубине в сотни метров колонии кораллов уже не могли возродиться, плоские вершины гайотов так и остались мертвыми.

Такова версия Сорохтина и Городницкого. Она выглядит вполне правдоподобно.

И что удивительно, события, как будто не имевшие друг к другу отношения, становятся жестко связанными между собой.

Тот же "насос"!

Мировой океан знал немало наступлений на сушу и отступлений. Его уровень менялся не раз - достаточно заметно, хоть и медленно. Но все эти колебания не идут ни в какое сравнение с двумя "великими потопами" трансгрессией в позднемеловой эпохе и со столь же грандиозным затоплением суши, которое произошло еще раньше - в кембрии. Ничего подобного этим двум событиям за последние полмиллиарда лет на Земле не было.

Попробуем представить хотя бы в самых общих чертах географию кембрийского исчезнувшего мира. Конечно, с помощью неомобилистских реконструкций.

Все будущие южные материки были объединены в так называемой Гондване. В Северном полушарии - пестрая мозаика больших и малых блуждающих континентов. Современные названия подходят к ним, пожалуй, лишь условно. У Северной Америки еще нет западной части и большого куска восточной. Обособленно лежал Восточно-Европейский континент. Сравнительно недалеко от него - маленький СреднеЕвропейский. Обширное водное пространство Палеоазиатского океана отделяло их от Сибирского и Китайского материков. А в стороне располагалась целая серия небольших массивов суши Центрально-Казахстанский, Таримский, Индосинийский. Со стороны Сибирского континента океан обрамляла система островных архипелагов, разъединенных многочисленными проливами и внутренними морями. О тех архипелагах и поныне многое напоминает на Алтае, в Западном Саяне, в Туве.

Палеоатлантический и Палеоазиатский океаны можно считать некоторым подобием современной Атлантики.

Кроме них, был еще огромный, омывавший почти все континенты океан аналог Тихого.

Итак, для географии суши в кембрии, как и в меловое время, характерна очень большая протяженность прибрежных районов, а значит, множество мелководных морей, заливов, лагун, бухт. Во время наступления океана все низменности на материках были затоплены и превратились в неглубокие акватории.

В кембрии, как и в меловом периоде, на всей Земле наступило значительное потепление.

Следовательно, можно говорить о том, что в районах мелководья шло неизбежное в такой ситуации сильное ис

парение воды, а концентрация солей (в том числе соединений кальция) в неглубоких морях и заливах неизбежно увеличивалась. Получается, что в кембрии работал тот же, что и в меловое время, "насос", перегонявший воду из океана к шельфу.

Однако среди обитателей моря еще не было ни кораллов, ни других активных потребителей кальция.

Долгое время считалось, что в эпохах, предшествовавших кембрию,- в докембрии не было совсем (или почти совсем) животных. Его представляли царством водорослей и простейших.

Лишь в середине нашего столетия состоялось открытие длительного предкембрийского периода, богатого оригинальной фауной, которая оставляла очень мало следов жизнедеятельности.

Его назвали вендом.

О вендских животных приходится судить лишь по их отпечаткам, дошедшим до нас волей случая ненарушенными. Это были исключительно мягкотелые организмы: подобия медуз, плоских червей, перистовидные полипы, радиолярии, у которых тела напоминали круглый фонарик с расходящимися в стороны лучами... Встречались мелкие существа, обрамленные ресничками, отдаленно напоминавшие будущих рачков.

И вдруг произошло крушение полное этого вроде бы прочного, устоявшегося мира. Гибель большинства мягкотелых животных венда похожа на вселенскую катастрофу. Приход существ, имеющих твердые скелеты и прочные оболочки, напоминает тотальное нашествие. А развивались события, по-видимому, так.

Вендские животные занимали, понятно, наиболее благоприятные для обитания места - мелководья. У них было время приспособиться к условиям своей среды - венд длился почти 100 миллионов лет.

Но началась кембрийская трансгрессия, и все в их жизни стало существенно меняться: климат, состав воды, питание. Организмы должны были приспособиться к избытку кальция в воде. Им следовало либо научиться как-то нейтрализовать в своем обмене веществ избыток кальция, либо утилизировать его.

Вероятно, именно это и определило появление многочисленных животных, оснащенных раковинами, скелетами и панцирями.

Археоциатов иногда называют "древними кубками". Это наиболее распространенная форма их тела. Они селились колониями на дне акваторий.

Их скелет - словно бы пропитанные известью ткани. Двустворчатые раковины брахиопод напоминают раковины моллюсков - наружный склад кальция. Трилобитов за характерное строение тела часто именуют "трехлопастными раками". Их хитиновый панцирь на треть состоял из извести и фосфата кальция, отличался большой прочностью. Трилобиты неоднократно линяли, некоторые виды до 30 раз. До нас дошли остатки их богатых гардеробов.

Все эти животные появились именно в теплых мелководных морях, из которых почти совсем исчезла вендская фауна.

Кембрий еще называют фосфоритовой эпохой, потому что он подарил нам крупнейшие месторождения этой горной породы. Ее находят там, где когдато были мелководья: в Казахстане, Сибири, Китае.

Но ведь фосфорит - содружество фосфора и кальция. Как они оказались рядом именно в шельфовой зоне?

Ветры с суши отгоняли от берега в этих акваториях поверхностные слои.

На их место из глубин океана поднимались воды, богатые фосфором. Это явление называют апвеллингом. Оно тем больше распространено на Земле, чем обширнее шельфовые зоны. У фосфора есть особенность: находясь в растворе, он постоянно готов соединиться с кальцием, чтобы выпасть в осадок. На больших глубинах в океане этого не происходит, мешает присутствие углекислоты. Поэтому там накапливается много фосфора. Иное дело на мелководье. Когда туда начинает поступать сильный приток глубинных вод, происходит встреча двух элементов, находящихся в изобилии. Выпадение осадка и образование залежей фосфоритов становится закономерным. (Одновременно с этим и кальций и фосфор воздействовали, конечно, и на живое население акваторий.)

То, что кембрий богат мощными пластами фосфоритов, еще раз подтверждает: в тогдашних шельфовых водах была высока концентрация кальция, благодаря чему при глубоких генетических изменениях у организмов и мог свершиться один из самых крупных актов в развитии жизни на Земле появление первых скелетов, панцирей и раковин.

У такого решения давней задачи есть и обратная проверка. Коль скоро кембрийская ситуация сходна с меловой (по крайней мере в отношении трансгрессии, климата, множества мелководий и концентрации в них кальция), то меловой период тоже должен был оставить крупные образования фосфоритов.

Так оно и есть. Месторождения фосфоритов мелового периода известны давно - на Русской платформе, в Африке и в ряде иных мест.

Перемещения литосферных плит, раскол и столкновения континентов, отступления и наступления океана определили географию планеты. От этого, в свою очередь, зависел климат. Он воздействовал на геохимию и биологию океана... Вот сколько могучих земных сил было задействовано одновременно! Так что для объяснения загадок кембрия, вероятно, нет необходимости привлекать еще и фантастические, внепланетные явления.

Требуются пустые бутылки

Ученые разыскивают сейчас пустые бутылки и другие сосуды, плотно закупоренные много лет назад и с тех пор не открывавшиеся. Ученым нужен воздух, сохраняющийся в таких сосудах несколько десятков, лучше несколько сотен лет. Они хотят измерить содержание двуокиси углерода в старинном воздухе, чтобы узнать, насколько оно увеличилось.

Точные измерения содержания углекислого газа в атмосфере ведутся лишь с 1959 года. Как полагают, оно растет главным образом из-за деятельности человека: сжигая любое топливо, мы повышаем содержание двуокиси углерода в воздухе. В то же время часть этого избытка расходуется растениями в процессе фотосинтеза и поглощается Мировым океаном. Знать сложный баланс углекислого газа в атмосфере и его динамику необходимо для того, чтобы предсказать климатические изменения, к которым может привести повышение концентрации углекислого газа. Пока прогноз этих изменений весьма неопределен: одни климатологи утверждают, что накопление углекислого газа приведет к потеплению, другие не менее убедительно доказывают, что к похолоданию. Изучение "ископаемого" воздуха поможет выяснить общие тенденции.

Для анализа разыскиваются любые пустотелые и герметично закрытые предметы, изготовленные много лет назад. Оказалось, что вполне пригодны для взятия проб воздуха медные пуговицы военных мундиров, песочные часы, подзорные трубы и телескопы, тубус которых обычно плотно запечатывают для предохранения линз от пыли.

В поисках старых пустых сосудов планируется даже поднять затонувшие суда.

Тепло уходит через океан

Советские ученые выяснили, что тепловой поток через дно океана идет в полтора раза интенсивнее, чем через континенты. А так как океаны занимают две трети поверхности планеты, ее остывание идет в основном через Мировой океан. Чтобы измерить этот тепловой поток, был создан прибор - зонд с датчиками. Эти зонды опускались на разную глубину.

На основании замеров составлена первая в мире карта расчетных значений теплового потока, пронизывающего дно Мирового океана. Это позволяет более точно определять тектонически активные районы, области, перспективные для поиска полезных ископаемых.

Блистающие и неуловимые

Взрыв Кракатау или Тунгусский метеорит!

Международный специализированный центр по серебристым облакам...

Уже около двадцати лет он работает при Астрофизической обсерватории имени В. Я. Струве вблизи старинного университетского города Тарту в Эстонии. Сюда со всего мира стекается информация об облаках, получивших такое поэтичное название. Под руководством Ч. Виллманна, отдавшего почти тридцать лет жизни изучению серебристых облаков, эта информация тщательно обрабатывается. Сотрудники Института астрономии и физики атмосферы, при котором существует эта обсерватория, и сами проводят исследования этого редкого явления природы, а в последнее время они работают в содружестве с космонавтами, наблюдающими серебристые облака с космической орбиты. Пожалуй, ни один вид облачности не удостаивался такого внимания ученых. В чем тут дело?

"Биография" серебристых облаков началась задолго до космической эры ровно сто лет назад. В июне 1885 года университетский приват-доцент В. Цераский увидел на предрассветном московском небе необычные серебристо-белые светящиеся облака.

Позднее он так описал их: "Отличаясь видом от прочих, они бросались в глаза прежде всего своим светом. Облака эти ярко блистали в ночном небе чистыми, белыми, серебристыми лучами, иногда с легким голубоватым отливом... Бывали случаи, что от них делалось светло, стены зданий весьма заметно озарялись и неясно видимые предметы резко выступали".

От опытного глаза астронома-наблюдателя не ускользнула эфемерность этих облаков. Появлявшиеся не только перед рассветом, но и в вечерние сумерки, они бесследно исчезали, когда солнечные лучи уже не освещали верхнюю атмосферу. Это обстоятельство тогда доставило Цераскому немалые огорчения: он занимался звездной фотометрией и опасался, что загадочные облака, не будучи видимыми, могут поглощать свет звезд и тем самым искажать результаты фотометрических измерений. Должно было пройти много лет, прежде чем ученые поняли, что эти странные облака служат индикаторами интереснейших и мощнейших процессов, разыгрывающихся в верхней атмосфере Земли.

Через две недели после наблюдений Цераского "светящиеся" облака заметили Э. Гартвиг в Эстонии и О. Иессе в Германии, позднее их стали часто наблюдать над Западной Европой. О. Иессе впервые опубликовал их фотографии, и именно с его легкой руки в науке появился термин "серебристые облака". В восьмидесятых годах прошлого столетия наблюдатели определили местонахождение их в атмосфере. Оказалось, они плавают тонким слоем на высоте около восьмидесяти километров. Эти своеобразные рекордсмены высоты (привычные для нас перистые или кучевые облака располагаются в тропосфере, гораздо ниже, в десятидвадцати километрах от земной поверхности) удивляли еще одной своей особенностью. Их туманную клочковатую пелену, порой серебристые полосы или застывшие волны наблюдатели замечали исключительно в летние месяцы, да и то только в узком поясе географических широт. В Северном полушарии, где в основном и проводились наблюдения, это был интервал в среднем от 55-го до 70-го градуса северной широты.

Те годы были необычайно "урожайными" на серебристые облака - за один только 1890 год удалось сделать сто восемьдесят их фотографий. И, естественно, встал вопрос: чем вызвано их появление и почему это чудо не замечали раньше? Ответ не замедлил явиться. Серебристые облака стали связывать с "красными зорями" и иными аномалиями в атмосфере после мощного взрыва вулкана Кракатау в августе 1883 года. Вулкан выбросил не менее 35 миллионов тонн пыли, которая несколько лет носилась в воздухе и, проникнув на восьмидесятикилометровую высоту, образовала, как тогда заявили некоторые ученые, слой серебристых облаков. Гипотеза была встречена с энтузиазмом и прожила добрых четыре десятка лет, но мало-помалу пришло разочарование. Дело в том, что последующие мощные извержения - вулканов Мон-Пеле на Мартинике в 1902-м и Катмай на Аляске в 1912 году-почти не дали серебристых облаков.

Интерес к ним возродился после знаменитых "белых ночей" летом 1908 года, когда над огромными пространствами от Байкала до Атлантического побережья наблюдалось необычайное свечение неба. Связано оно было с падением Тунгусского метеорита. Правда, о самом взрыве, повалившем таежный лес на несколько тысяч километров в округе, узнали лишь в начале двадцатых годов, когда на место падения метеорита снарядили специальную экспедицию.

Известный советский исследователь метеоритов Л. Кулик по горячим следам экспедиции высказал в те годы новое предположение о природе серебристых облаков. Они образуются из мельчайших частиц метеоритного, а также метеорного вещества, вторгающихся в земную атмосферу. Так была вызвана к жизни метеорно-метеоритная гипотеза, господствовавшая несколько десятилетий. Она не была, конечно, единственной. Поскольку эти облака по своей структуре похожи на перистые, то высказывалось предположение, что они, как и перистые, состоят из мельчайших ледяных кристаллов.

Но идею эту, давшую, по существу, начало современным представлениям о природе серебристых облаков, тогда нельзя было обосновать. Температура в слое, где они появлялись, считалась довольно высокой, а потому конденсация водяного пара и образование льдинок там невозможно.

И все-таки ледяные частицы!

Предлагалось немало и других объяснений этого странного атмосферного явления. Но камнем преткновения в каждом оказывалась высота облаков. И вправду нет ничего удивительного, что вулканическая пыль проникает так высоко в атмосферу. Но странно, что она не оседает, а концентрируется на определенной высоте. А метеоритные частицы? Ведь они, влетая в атмосферу, должны разлетаться, пронизывать ее толщу. Что же заставляет их собираться в тонкую пелену вблизи восьмидесятикилометрового уровня? Что это прихоть, каприз атмосферы? Дело осложнялось еще и упорным "нежеланием"

загадочных облаков появляться гделибо, кроме средних широт, и только в летнее время.

В 1952 году советский ученый, специалист по физике атмосферы профессор И. Хвостиков разработал конденсационную гипотезу образования серебристых облаков. По его мнению, они скорее всего представляют собой скопление ледяных кристаллов, ядрами конденсации для которых служат частицы метеоритного вещества. И появляться облака должны, как показали расчеты И. Хвостикова, именно на восьмидесятикилометровом уровне, где они и наблюдаются.

Как это происходит?

Здесь уместно сделать небольшое отступление о строении земной атмосферы. Ее слоистая структура во многом определяется изменением температуры воздуха с удалением от земной поверхности. Вблизи Землив тропосфере - температура быстро падает с высотой. Но выше, в стратосфере, эта закономерность нарушается. Температура сначала остается постоянной, а затем растет. Над стратосферой до восьмидесяти-восьмидесятипятикилометрового уровня располагается мезосфера, где температура снова начинает понижаться. Она становится минимальной в тонком слое на границе между мезосферой и расположенной выше термосферой.

Слой этот, называемый мезопаузой, и есть та самая область, где появляются серебристые облака.

Расчеты И. Хвостикова, сделанные на основании имевшихся тогда данных, показали, что именно в этом тонком слое температура атмосферы наиболее низкая, гораздо ниже, чем в тропосферном минимуме. Из расчетов также следовало, что здесь скапливается много водяного пара, поступающего снизу.

Таким образом, в мезопаузе должны создаваться благоприятные условия для образования ледяных кристаллов, формирующих серебристые облака.

Конденсационная гипотеза И. Хвостикова отнюдь не сразу пробила себе дорогу. Но вскоре она была подтверждена серией прямых ракетных экспериментов в нашей стране и за рубежом.

Эксперименты показали: действительно температура мезопаузы в средних широтах в летнее время минимальна, а содержание водяного пара имеет четкий максимум.

Однако споры еще долго не утихали.

Одни доказывали, что водяной пар не может проникать так высоко в атмосферу, другие - что данных о температуре явно недостаточно для определенных выводов.

В огонь этих жарких дискуссий подлили масла американские натурные эксперименты, в ходе которых попытались искусственно создать серебристые облака. В конце октября 1961 года во время отработки первой ступени ракеты-носителя "Сатурн" в качестве балласта во вторую и третью ступени ракеты закачали 86 тонн воды. На высоте от ста до ста пятидесяти километров воду выбросили в атмосферу. Спустя полгода в повторном эксперименте примерно на такой же высоте "впрыснули" 95 тонн воды.

Надежды организаторов опыта на образование серебристых облаков не оправдались. Возникшее вначале шарообразное скопление льдинок быстро рассеялось и через считанные секунды исчезло без следа. Последовал скептический вывод: так как "впрыскиванием"

такой огромной массы воды не удалось создать серебристые облака в атмосфере, то скорее всего такие облака состоят не из льдинок, а из пылевых частиц.

Однако с выводом поторопились. Известна неизменная "приверженность"

серебристых облаков к поясу средних широт. А ракеты "Сатурн" запускали с полигона на мысе Кеннеди, расположенном на 30-м градусе северной широты.

Затянувшийся спор о составе загадочных облаков в какой-то степени удалось погасить другими экспериментами, на этот раз проведенными в Швеции. В них принимали участие и американские ученые. 11 августа 1962 года в Кроногарде (66-й градус северной широты) ракета "Найк Кэджун" подняла в серебристое облако специальные устройства - ловушки для захвата облачных частиц, которые открылись при входе в облако и закрылись после выхода из него (несколькими днями раньше, в отсутствие серебристого облака, был сделан контрольный запуск). Ловушки опустились на парашютах, и собранные частицы подверглись скрупулезному лабораторному анализу. Многие из них были покрыты своеобразным "гало" - остатками растаявшей ледяной массы. Сами частицы имели размер в доли микрометра. В повторенных позднее подобных экспериментах в захваченных частицах нашли железо и никель, типичные для метеорных частиц. Они, по всей вероятности, играли роль активных центров конденсации или сублимации. О возможности такого состава серебристых облаков говорил еще в 1950 году советский исследователь В. Бронштэн. И хотя оставались некоторые сомнения, прямые опыты с ловушками как будто бы подтвердили конденсационную гипотезу: разреженное скопление мельчайших кристалликов замерзшей воды образует серебристые облака.

Мост из атмосферы в космос

В широких масштабах изучение этого интересного атмосферного феномена развернулось в конце пятидесятых годов при подготовке и во время проведения Международного геофизического года и года Международного геофизического сотрудничества - грандиозных научных мероприятий века. В исследование серебристых облаков включились Московский, Ленинградский, Латвийский университеты, академические институты и многочисленные станции Главного управления Гидрометслужбы, отделения Всесоюзного астрономо-геодезического общества. В США и Канаде была создана специальная сеть станций, исследования проводили в Швеции, ГДР, ФРГ. Работы стали выполнять по общей программе. Новые методы определения поляризации света и рассеяния частиц облаков дали возможность оценить размеры облачных частиц, изучить оптические свойства серебристых облаков. Были разработаны простые способы определения их высот...

Что же дают для развития науки об атмосфере серебристые облака? Почему на их изучение брошены такие крупные научные силы - около четырехсот станций мира ведут за ними наблюдения, а теперь наблюдения проводятся и с помощью космическх средств? Серебристые облака - удобный инструмент для изучения атмосферы на высоте 75-90 километров. Еще первые наблюдатели отмечали подвижность "сумеречных" облаков, их быстрое перемещение - многие десятки метров в секунду. Это дает возможность изучать сложную динамику сравнительно тонкого пограничного слоя атмосферы между ее разнородными облаками, причем изучать на огромных площадях - в тысячи, а иногда и в миллионы квадратных километров.

Среди форм серебристых облаков в классификации, сделанной советским исследователем Н. Гришиным с помощью замедленной киносъемки еще в пятидесятые годы, особенно интересны волновые. Это либо небольшие гребешки - узкие и короткие полосы неравномерной яркости, наподобие ряби на воде, либо крупные гребни, либо волнообразные изгибы на большом пространстве светящихся облаков. Волновые образования не остаются неподвижными, перемещаясь, они создают запутанную причудливую картину. Кажется, не бывает двух одинаковых рисунков - за каких-нибудь десять-пятнадцать минут одно и то же облачное поле может измениться до неузнаваемости.

Вообще исключительная роль волновых движений в атмосфере не вызывает сомнений. Но в ее нижнем, тропосферном, слое не все волны можно обнаружить визуально. Тропосферные облака сравнительно низкие, поэтому даже в верхнем ярусе практически невозможно наблюдать волны длиной в несколько сотен километров, хотя известно, что они там есть. Серебристые облака позволяют одновременно и на больших площадях наблюдать волны большой длины-от сотен метров до сотен километров. К тому же облака эти прозрачны и в них хорошо различаются все виды волн, на каком бы уровне облачного слоя они ни возникали.

Структура и движение серебристых облаков-это яркая наглядная иллюстрация разномасштабных волновых процессов в мезосфере и мезопаузе.

Мезопауза, пожалуй, самая сложная по протекающим там процессам область верхней атмосферы. Здесь самая низкая температура, здесь расположена зона наиболее частого появления полярных сияний и так называемый Д-слой ионосферы с самой низкой ионизацией. Наконец, это своеобразный мост, соединяющий земную атмосферу с космосом, и здесь интенсивно "работают" химические реакции - частицы в мезопаузе постоянно подвергаются ударам космических "пришельцев". И серебристые облака дают в руки ученым первичный материал, информацию о тех или иных характеристиках всех этих процессов и явлений.

"Пастельные белила цинковые на черном фоне..."

"...Что меня поразило при наблюдении серебристых облаков, кроме того, что они не только восхищают, но и притягивают наблюдателя своей необычной картиной.

Меня поразило: 1. Их блеск (матовый, но очень сильный, я назвал его "перламутровый"); 2. Их протяженность (мы наблюдали их над Камчаткой, а на следующем витке - от Урала до Камчатки. А затем мы их наблюдали над Канадой в эти же сутки); 3. Их тонкая структура лазурная... Эта структура похожа на блеск перьев лебедя, когда серебристые облака наблюдаются в фасад".

И дальше: "...Они вращаются? Вместе с атмосферой Земли со значительно меньшей скоростью, то есть при наблюдении с Земли они должны довольно быстро перемещаться в направлении, противоположном вращению Земли. Они распространяются по всему широтному поясу. Серебристые облака заслуживают самого пристального внимания".

Это, прямо скажем, очень эмоциональное описание серебристых облаков взято из бортжурнала космонавта-исследователя В. Севастьянова, который вместе с П. Климуком в 1975 году совершил длительный - в то время рекордный - 63-суточный полет на борту орбитальной научной станции "Салют4". Условия для наблюдения серебристых облаков на станции "Салют-4" оказались самыми благоприятными, потому что время полета станции совпало с периодом максимально частого появления серебристых облаков над Северным полушарием Земли, особенно богато ими было лето 1975 года.

Изучать серебристые облака из космоса, бесспорно, легче, чем с Земли.

Свет их не поглощается нижними слоями атмосферы (облака выше этих слоев), озоном и водяным паром, поэтому в космосе можно регистрировать их ультрафиолетовый и инфракрасный спектр. Их можно фотографировать в глобальном масштабе и, наконец, наблюдать визуально. Визуальные наблюдения особенно ценны: ведь человеческий глаз - наиболее совершенный оптический инструмент, близкий по чувствительности к идеальному прибору.

К тому же через иллюминатор корабля космонавт может не просто наблюдать небесную экзотику, но внимательно рассмотреть увиденное, выделить главный, наиболее интересный объект, сделать его зарисовки и описания.

По записям П. Климука и В. Севастьянова удалось зафиксировать пространственное расположение полей серебристых облаков. Их размеры превзошли все ожидания. Например, в ночь с 3-го на 4 июля 1975 года они были видны непрерывно целых девять витков полета, они образовывали сплошную полосу над средними широтами Атлантики, Западной Европы, всей территории СССР и акватории Тихого океана до берегов Америки. О том, что серебристые облака на каких-то широтах могут покрывать половину и даже большую часть земного шара, высказывались предположения и раньше, на основе наблюдений с Земли, но это были только предположения. С одной лемной станции можно увидеть и сфотографировать лишь крохотный (в глобальных, конечно, масштабах) участок серебристых облаков, да и то лишь при подходящих метеорологических условиях, а число таких станций недостаточно, чтобы можно было составить из подобных крохотных кусочков целостную, связную картину.

При анализе описаний и рисунков, сделанных в космосе, обнаружилось одно интересное свойство пространственной структуры серебристых облаков, которое, впрочем, тоже предсказывали традиционные наблюдения.

Иногда это были сложные объемные образования, располагавшиеся как бы в два или три "этажа". Вот запись в бортжурнале, сделанная В. Севастьяновым: "...наблюдали три яруса серебристых облаков... Цвет: белые пастельные белила цинковые на черном фоне..."

Здесь есть и неоценимая научная информация. Многоярусные облака говорят о сложной структуре мезопаузы;

это уже не однородная среда, она состоит по меньшей мере из двух слоев, разделенных промежуточной переходной областью. Когда в обоих слоях (в некоторых случаях даже в трех) температура становится достаточно низкой для облакообразования, поле серебристых облаков и предстает "двухили "трехэтажным".

Летом 1975 года с "Салюта-4" впервые была выполнена обширная программа спектрометрических и радиометрических исследований серебристых облаков в широком диапазоне.

Удалось определить спектральную яркость, оптическую толщину облаков, размеры частиц. Оказалось, что серебристые облака - целый ансамбль частиц, и размеры "участников" ансамбля изменяются в широких пределах - от сотых долей до целого микрометра.

Изучение серебристых облаков над Южным полушарием Земли, где до сих пор проводилось мало таких наблюдений, стало задачей экипажа советской орбитальной космической станции "Салют-6". Космонавты Ю. Романенко и Г. Гречко с конца декабря 1977 года до начала февраля 1978 года (в Южном полушарии - лето) выполняли визуальные наблюдения и фотографическую съемку серебристых облаков. Они зарегистрировали неожиданно много появлений серебристых облаков - удалось сделать сорок черно-белых и пять прекрасных цветных фотографий.

Иногда облака наблюдались на протяжении семи-восьми витков полета, создавая впечатление сплошной кольцевой светящейся полосы, охватывающей больше половины земного шара. И полоса эта шире, чем в Северном полушарии. Облака как будто бы выходят за пределы "разрешенной" для них области.

Во время экспериментов на "Салюте-6" с советской антарктической станции "Молодежная" запускались метеорологические ракеты, измерявшие температуру и характеристики ветра в верхней атмосфере. Анализ температурных зондировании показал четкую связь изменений температуры с появлением серебристых облаков. Понижалась температура в мезопаузе (при вторжении чрезвычайно холодного воздуха из более высоких слоев)- облака появлялись и регистрировались экипажем "Салюта-6"; наступало потепление мезопаузы - они исчезали. Не лучшее ли это доказательство конденсационной гипотезы их природы?

В Институте астрофизики и физики атмосферы АН ЭССР космические фотографии серебристых облаков подвергли фотометрическому анализу, который сделали О. Авасте и Ч. Виллманн при участии космонавтов Г. Гречко и Ю. Романенко. Фотометрия облаков показала волновой характер облачного поля со средними (20-100 километров), длинными (100-280 километров)

и короткими, в несколько километров, волнами. Яркость облаков вблизи азимута Солнца оказалась вдвое выше, чем это следовало из теоретической модели рассеяния света частицами, построенной Ч. Виллманном. Это может говорить о том, что в поле серебристых облаков присутствуют более крупные частицы - размером около десятых долей микрометра.

Космические пейзажи, открывающиеся космонавтам через иллюминатор корабля, весьма необычны. Яркие немигающие звезды на черном, как бархат, небе, косматое Солнце, живописные рассветы и закаты, полярные сияния - все это пока видели лишь около сотни землян. И неудивительно, что Гречко и Романенко увлеченно занимались не только наблюдениями серебристых облаков, но и изучали атмосферу при восходах и заходах Солнца, полярные сияния. Исключительно мощное сияние космонавты наблюдали 15 февраля 1978 года при полете над Северной Америкой. "Тысячи прожекторов выстроились в такие извилистые линии над Америкой и били вверх...

Они были выше нас. У Земли были зеленого цвета. Сквозь нас проходили и выше уходили красного цвета. Тысячи их там переливалось огнями... Фантастическое совершенно зрелище. За два с половиной месяца полета такого мы еще не видели и вряд ли увидим",- записал Г. Гречко в бортжурнале.

Но был день, когда космонавты сделали особенно много наблюдений сверх программы. Гречко в тот день не раз получал от медиков с Земли укоризненные замечания, что вместо положенного по распорядку отдыха он занимается наблюдениями. Но что поделаешь, если Гречко и Романенко наблюдали два таких редких явления природы - серебристые облака и полярные сияния - одновременно!

Шапка Земли

Почему не только на материковом берегу, но и на островах Ледовитого океана находят останки мамонтов, бизонов, большерогих оленей, носорогов, пещерных львов? Ни сказки о Ноевом ковчеге и слонах, ни объяснение, что тот же всемирный потоп принес трупы утонувших слонов из Индии, не могли убедить серьезных исследователей.

Конечно, не имели и тени реальности эвенские, якутские и многие другие сказки о водяных быках, переходящих из озера в озеро под землей, огромных зверях-кротах, чьи передвижения под землей вызывают землетрясения.

Прародиной слонов, уже доказано наукой, была Африка, отсюда вышли африканские и индийские слоны, мамонты. Разные ветви "слонового дерева" разрослись в разных районах суши.

Из Юго-Восточной Азии проник в Сибирь "намадикус" - его останки найдены на Иртыше, в Забайкалье, в бассейне Алдана. Но они не могли соперничать со сложившимся в Сибири типом слонов-архидискодонтов.

Три миллиона лет назад эти самые крупные (до четырех с половиной метров высотой) из когда-либо живших на Земле "длинноногие" слоны жили на Африканском континенте. Потом распространились в Азии вплоть до самого северо-востока: останки их найдены на Вилюе и Индигирке. Пищу им приходилось добывать с высоких деревьев.

Приспосабливаясь к местным условиям, к меняющемуся климату, они обрастали шерстью, "меняли" зубы и пропорции тела.

Через тысячелетия слоны тепло "оделись": под метровой остевой шерстью был плотный подшерсток длиной до пятнадцати сантиметров.

Ростом они стали до трех с половиной метров, весом - до шести тонн. Среди бивней, найденных на Колыме, Индигирке, в других районах северо-востока, встречались бивни длиной до четырех с половиной метров,весом больше ста килограммов.

Когда же северные гиганты вымерли и почему? Чем они питались? Ведь современная тундра с трудом прокармливает и оленей. Как все-таки оказались слоны на островах посреди океана?

Шельф материков - их подводные окраины - занимает около четверти площади дна Мирового океана. Гидрографы, занимающиеся изучением дна и берегов северных морей, выяснили, что сибирские реки впадают в Ледовитый океан совсем не там, где обнаружены их устья.

Несколько лет назад на Чукотке удалось обнаружить на дне спущенного озера необычайно буйную растительность. Анализы и сопоставления с остатками ископаемой растительности в лессовых отложениях, вечной мерзлоте и содержанием желудков найденных мамонтов показали, что на этих, так называемых, термокарстовых озерах растут те самые травы, что служили пищей ископаемым северным слонам.

Это сохранившиеся реликты мамонтовых степей, которые в состоянии были прокормить не только мамонтов, но и стада большерогих оленей, шерстистых носорогов, первобытных быкобизонов. Ученые выдвинули и разработали идею и технологию рекультивации мамонтовых степей на днищах термокарстовых озер, которая сегодня воплощается в жизнь, чукотский совхоз "Северный" обеспечивает заготовленным в таких местах сеном не только свое стадо крупного рогатого скота, но и другие хозяйства автономного округа.

Одно время считалось, что погиб весь этот буйный растительный и животный мир в результате наступившего в Арктике сильного и резкого похолодания. Сейчас в гипотезу внесена "маленькая" поправка: не похолодания, а потепления. И погибли не все растения и животные. Часть их сумела приспособиться к новому климату. Например, якутская лошадь, полярный песец благополучно дожили до наших дней.

"Не повезло" мамонтам, носорогам, пещерным львам, саблезубым тиграм.

Но если причина их гибели - потепление, то как объяснить тот факт, что в каменном угле, добываемом, например, на Шпицбергене, обнаружены следы кипарисов и тополей, платанов и ореховых деревьев? Правда, они росли там десять миллионов лет назад, когда и в Гренландии, ныне покрытой льдом, цвели магнолии и каштаны,

Значит, Арктика была "не Арктикой", а по меньшей мере субтропиками.

Вообще похолодание на Земле началось около 10 миллионов лет назад.

И первопричиной его, считают многие ученые, была не Арктика, а Антарктида, которая несколько миллионов лет наращивала свой ледяной щит, "ковала" льды для Мирового океана и остужала Землю. Три миллиона лет назад "включился" свой "холодильник" и в Арктике. Ледяной лишай расползается по Северному полушарию. Сегодня в объяснении этой "технологии" оледенения наука обращается к выдвинутой в 1930 году капитаном дальнего плавания Евгением Сергеевичем Гернетом гипотезе "ледяных лишаев".

Всем известно, что с высотой температура воздуха падает. И там, где она в самую жаркую пору переходит за нулевую отметку, на горах образуются вечные снега. Нижние их слои уплотняются и, превращаясь в лед, начинают разрастаться. А поскольку холодный воздух всегда стекает вниз,он помогает леднику расти. Восходящие же струи тепла, в свою очередь, поднимают "ледяной лишай", доставляя влагу за так называемую снегонулевую границу.

Такие "лишаи" оказались у полюсов планеты, где атмосфера тоньше, чем в экваториальных областях. Холодный воздух верхних слоев здесь устремлялся к Земле и намораживал полярную шапку.

Тогда Северный океан, берега которого были намного ближе к полюсу, чем сейчас, да и сам он был меньше, полностью замерз. Реки почти иссякли, климат без влаги стал резко континентальным. Постоянные северные ветры стали наносить на материковые и океанские льды массы лессовой пыли, а летнее не заходящее за горизонт солнце, подпитывая их влагой подтаивающей мерзлоты, давало возможность расти буйным травам, которых хватало, чтобы прокормить обильные стада мамонтов, оленей, бизонов, носорогов. Океанская твердь соединила в единое целое все северные континенты, создав таким образом холодный суперконтинент.

Но в результате новых тектонических изменений дна Мирового океана к северу вновь устремились теплые воды экваториальных течений. Они растопили льды. Повысилась влажность, и на смену постоянным сухим холодным ветрам пришла эпоха дождей, туманов, снегопадов. Ледники шельфов стали исчезать, а северные тундростепи заболачиваться, их буйная растительность замещаться мхами.

Лишь в условиях малоснежности и сухости могли существовать длинношерстные мамонты, носороги. Но таких условий уже не было, и участь их была решена.

Арктида растаяла. Ее осколками, вероятно, была виденная, но так и не найденная Земля Санникова, в буквальном смысле слова растаявшие в океане острова Диомида, Меркурия, Семеновский и Васильевский.

Десять тысяч лет потребовалось небогатой на тепло северной природе, чтобы стереть с лица земли, а точнее - с лица океана Арктиду и вместе с ней большую часть мамонтовой фауны и флоры. Но и немало следов ее осталось на здешней земле. Еще один из них, совсем недавно открытый магаданскими учеными-северянами,- ископаемые плодороднейшие лессы, похороненные под толщами наслоений более поздних эпох. Их вскрывают порой в долинах рек при горных работах. Даже небольшие примеси их в здешних каменистых грунтах существенно улучшают, как показали опыты, урожайность выращиваемых на них культур. И конечно, это не последняя тайна Арктиды, которая, раскрывшись, стала служить людям.

Как возник ледниковый щит Антарктиды

О том, что ледниковый панцирь образовался в южнополярной области 25-30 миллионов лет назад, стало известно довольно давно по данным изучения осадков Мирового океана.

Долгое время с материком Антарктиды соединялась Австралия. Но примерно 35 миллионов лет назад этот последний "осколок" суперматерика Гондваны откололся. В постепенно углубляющийся и расширяющийся пролив хлынули воды холодного течения, которое теперь окружило полюс, стало циркулярным. Это течение самое мощное в океанской системе. Оно захватывает трехкилометровую толщу воды, до дна, и за секунду в нем проносится в два раза больше воды, чем во всех реках земного шара, вместе взятых. Образовался естественный барьер, препятствующий любому проникновению тепла в южнополярную область.

Барьер циркумполярного течения - вот что сохраняет от разрушения гигантский ледниковый щит Антарктиды, который возник при не очень уж большом понижении температуры воздуха в атмосфере Земли (всего на 2-4 градуса). Первоначально это были сравнительно небольшие ледники в горах Гамбурцева в Восточной Антарктиде. Получая обильное питание в виде снега, благодаря присущей льду пластичности они постепенно спустились с гор на равнину, их языки слились, образовался покров. Его дальнейшее разрастание шло уже по законам автоколебательной системы: если нарушено равновесие, то вернуть ее в первоначальное состояние значительно труднее, чем поддерживать определенный уровень колебаний.

Подсчитано, для того чтобы столь обширное оледенение потеряло устойчивость, необходимо повышение среднегодовой температуры воздуха над материком не менее чем на 16 градусов Цельсия. При современных условиях это невозможно. Даже если учесть наблюдающуюся тенденцию к глобальному потеплению из-за увеличения содержания в воздухе углекислого газа. Уничтожение южнополярного льда отнюдь не благотворно для человечества. Последствия были бы очень серьезными. Уровень Мирового океана поднялся бы на 60 метров, что означает затопление прибрежных территорий всех континентов общей площадью 20 миллионов квадратных километров.

Исчезновение ледяной шапки Южного полюса изменит всю систему глобальной атмосферы циркуляции:

уменьшится контраст температуры, ослабнут междуширотные потоки воздуха, размоются границы географических зон, природные условия станут менее контрастными и разнообразными, а это отразится на многообразии жизни. Ведь чем разнообразнее природа, тем больше различий в формах жизни, богаче видовой состав растений и животных...

Но существующий баланс ледникового вещества не дает оснований для беспокойства: тает льда в Антарктиде примерно столько, сколько его накапливается. Впрочем, события могут начать развиваться и несколько иным образом. Советский гляциолог доктор географических наук И. Зотиков еще несколько лет назад на основе теоретических расчетов показал, что под толщей льда в три-четыре километра в Антарктиде идет интенсивное таяние, обусловленное высоким давлением.

Потом были открыты обширные подледные бассейны, целые озера. Эта вода под ледником может способствовать соскальзыванию с ложа огромных масс льда. Подобные мощные выбросы происходили в прошлом.

Скважина, пробуренная на станции "Восток", очень важна. Она поможет прочитать историю климата не только Антарктиды, но и всей Земли за 150 тысяч лет. Однако для понимания причины возникновения ледникового щита на шестом материке планеты глубина бурения недостаточна. Ученые надеются достичь "дна" ледника, тогда в их руках окажется полная "летопись" Антарктиды.

В 1959 году договор об Антарктиде запретил в этой части света проведение каких бы то ни было военных приготовлений, он установил лишь право на научные исследования, которыми может заниматься любая страна мире.

Где Северный полюс!

Местоположение магнитных полюсов Земли постоянно меняется из-за сложных и не совсем еще понятных процессов, идущих внутри земного шара. Сейчас Северный магнитный полюс движется к географическому северу со средней скоростью около 10 километров в год, но иногда бывает, что за день он отклоняется от своей средней позиции на 80 километров.

Для уточнения карт и навигационных справочников геофизики периодически определяют местонахождение Северного магнитного полюса. Очередные изменения показали, что сейчас полюс находится в 350 километрах к северу от бухты Резольют на севере Канады.

Климат Москвы теплеет

В Москве регулярно ведутся наблюдения за местным климатом. Ученые сопоставляют средние температуры по календарным сезонам и за год в целом.

Исследования показывают, что в Москве климат теплеет.

Потепление началось еще в первые годы нашего века и достигло максимума во второй половине 30-х годов.

За последний исследованный период средняя температура зимних сезонов была на 2,1 градуса, а весенних-на 2,2 градуса выше нормы. Осенняя же температура превышала норму лишь на 0,8 градуса. И только летом в отличие от всех остальных сезонов средняя температура оказалась немного ниже, чем в предыдущие десятилетия.

3. ЧЕЛОВЕК В РИТМАХ ВРЕМЕНИ

Мост к человеку

Рассказывает академик Н. Моисеев

Если первая половина XX века проходила под знаком приоритетного развития физики, а затем и биологии, то XXI век, на мой взгляд, станет веком гуманитарных наук - наук о человеке и человечестве. Маркс когда-то говорил о том, что настанет время, когда естественные и гуманитарные науки сольются в единое русло науки о человеке. Сегодня мы стоим на пороге такого слияния, и информатика оказывается мостом, который поможет соединить эти две ветви человеческого знания.

Человек - частица биосферы, и как бы он ни приспосабливал ее для собственных нужд, он должен и свое бытие приспосабливать к ее законам. Не покорение природы, а совместное гармоническое развитие природы и общества - в перспективе. Иначе - об этом еще в начале века говорил великий мыслитель и естествоиспытатель В. Вернадский - человечеству просто не выжить. Теперь мы знаем, что существует некая запретная черта, которую мы не имеем права преступить ни при каких обстоятельствах. Наука должна быть способной видеть эту черту, определить допустимые пределы воздействия на биосферу. Для этого предстоит объединить ученых самых разных специальностей и согласовать их усилия. Сделать это можно с помощью методов информатики, которая использует универсальный язык математических моделей и современные способы работы с огромными объемами информации.

Информатика способна объединить строгие цепочки логических рассуждений с интуицией и талантом человека.

И в этом направлении уже многое делается. Мы знаем, например, что гигантские пожары, которые неизбежно возникли бы при ядерной войне, повлекли бы за собой катастрофические изменения климата на всей Земле. В атмосферу в случае ядерной войны поднимется огромное количество сажи, которое закроет планету непроницаемой для солнечных лучей пеленой.

Под ее пологом человечество выжить не сможет...

Не только войны, но и другие плохо продуманные действия людей могут привести к тяжелым последствиям.

Конечно, знание этих критических ситуаций не равнозначно нашей способности их избежать. Мир-это клубок противоречий между людьми, странами, классами. Эти противоречия надо уметь преодолевать не путем войн.

Эволюция жизни показывает, что приспособляемость друг к другу, компромиссы, кооперация, коллективные действия чрезвычайно важны для развития всего живого. Особая роль принадлежит им в становлении человека и общества, и роль эта еще более возрастает по мере увеличения энерговооруженности человечества.

Разрешение противоречий на пути взаимовыгодной кооперации, согласование интересов станут в наступающую эпоху основой общественного развития. Создание "институтов согласия", гармонического развития природы и общества превращается для всего человечества в жизненную необходимость.

Медицинская география и освоение новых территорий

Рассказывает доктор географических наук Б. Прохоров

Болезни и среда

Медики давно обратили внимание на то, что некоторые болезни как будто "приурочены" к определенным местностям и не встречаются в других, что существует связь между теми или иными природными факторами и здоровьем людей. Изучением подобных связей и занимается медицинская география наука, возникшая на стыке различных разделов географии, экологии и собственно медицины.

Зарождение современной медицинской географии в нашей стране связано с именем выдающегося ученого - медика и географа, президента Географического общества СССР, академика Евгения Николаевича Павловского. Дело не только в том, что по его инициативе, его учениками и последователями был организован первый в стране отдел медицинской географии - в Институте географии Сибирского отделения АН СССР. Созданное Павловским учение о природных очагах болезней человека - территориях, где длительно циркулируют возбудители различных инфекций,- и сейчас составляет один из краеугольных камней этой науки.

Долгое время медико-географические исследования сводились преимущественно к изучению причин распространения в том или ином районе определенных заболеваний. Сейчас перед медикогеографами стоят гораздо более широкие задачи. Для нового строительства, которое разворачивается на огромных пространствах Сибири и Дальнего Востока, насущно необходимы надежные прогнозы: как повлияют на здоровье человека различные сочетания природных факторов, как будет проходить адаптация к ним людей, которые приедут сюда работать из разных районов страны. От подобных прогнозов во многом зависит размещение новых городов, заводов, рудников и решение многих социально-бытовых проблем, от организации сферы обслуживания до создания рационов питания, конструирования специальной одежды и т. д. В этих исследованиях медикогеографам приходится идти не от болезней - их еще, как правило, нет, потому что нет еще и населения, а от комплексного изучения всех компонентов внешней среды.

Одно из первых таких исследований мы провели на Ангаре, в Братско-УстьИлимском промышленном районе еще в 60-х годах, когда только строилась плотина Братской ГЭС, а города УстьИлимска вообще не существовало. А потом последовали экспедиции в Удоканский меднорудный район в Северном Забайкалье, на трассу БайкалоАмурской магистрали, на Западносибирские нефтегазовые промыслы, в Баргузинскую котловину в Бурятии...

Взгляд в прошлое, взгляд в будущее

В ходе медико-географических исследований приходится изучать множество разнообразных факторов внешней среды: рельеф и климат, химический состав природных вод и численность гнуса, сейсмичность и характер растительности. В отличие от ученых других специальностей медикогеографа все это интересует с одной точки зрения: как данный фактор может повлиять на здоровье человека. Взаимосвязи здесь сложные и далеко не всегда очевидные. Вот, например, горная котловина, где зимой месяцами стоит полное безветрие. Вообще говоря, для морозной Сибири это хорошо: если ветра нет, даже при минус 45 градусах чувствуешь, как греет солнышко, и как будто даже тепло. Но если в такой котловине построить завод, то все его выбросы будут тут же оседать и дышать здесь будет нечем.

Бывают случаи, когда медикогеографам приходится обращаться к совсем, казалось бы, неожиданным источникам сведений. Например, в некоторых районах европейской части страны практическим врачам важно знать расположение долговременных рубежей обороны времен войны. Зачем? Очень просто. В таких местах выше опасность столбняка: его возбудители попадают в почву с отбросами животных и человека, в местах скопления людей их особенно много, а патогенность они сохраняют десятки лет. Значит, в таких местах нужно при всякой царапине особо тщательно проводить противостолбнячные прививки...

Иногда приходилось углубляться в историю и нам при работе в Сибири.

Собирались мы в экспедицию на Витим, заранее узнав из литературы, что там часто встречается эндемический зоб. Приехали - а зоба практически нет. В конце концов выяснилось, что прежде там выращивали собственный хлеб, которым и питались, а в почвах тех мест очень мало йода, недостаток которого и вызывает зоб. Потом земледелие здесь забросили, перешли на привозную пшеницу, и зоб исчез.

Такие изменения условий жизни всегда необходимо учитывать - не только прошлые, но и будущие, в том числе и те, что произойдут в результате появления новых промышленных предприятий. Если на первых порах развития Братска главной опасностью для здоровья людей были клещевой энцефалит, заболевания, связанные с природными факторами, то теперь, когда тайга отступила, на первый план выдвинулись болезни, свойственные промышленным городам.

При планировании города УстьИлимска предполагалось строить жилые кварталы ниже сооружавшейся там плотины гидроэлектростанции. Но по нашим рекомендациям их перенесли - полынья водохранилища, не замерзающая даже зимой, порождает слой постоянного тумана, который на низменных местах может превратиться в смог.

Меняется в ходе строительства не только природная среда - меняется и само население, а с ним - наши требования к условиям жизни. В новых городах на востоке страны будут работать и работают и пожилые люди, и не очень здоровые, и появляются новые поколения - значит, и подход здесь нужен особый.

Карты здоровья

Условия среды и жизни могут очень сильно различаться от одной местности к другой даже в пределах одного и того же региона. Поэтому один из главных инструментов медикогеографа - специальные карты, на которые наносятся важные для здоровья людей параметры среды. На основе таких медикогеографических разработок нередко делаются выводы огромного народнохозяйственного значения.

Недавно решался стратегический вопрос освоения Ямбургского газового месторождения на полуострове Ямал:

строить ли там постоянный город или работать вахтовым методом. И решающую роль сыграли медико-географические карты. Изучив множество факторов, влияющих на здоровье и трудоспособность людей, мы разделили всю Тюменскую область на зоны, и Ямбургское месторождение оказалось в экстремальной, для постоянного житья малопригодной. На этом основании и было принято решение: создавать здесь город не в обычном понимании, а рассчитанный на вахтово-экспедиционный метод работы на месторождении.

Почему нас двое!

Эмансипация эмансипацией. Все равно с древних времен до самых последних лет мужчины воспринимались как сильный пол. И вдруг - сначала робко, а потом увереннее - стали раздаваться голоса: нет, биологически все наоборот, мужской пол-пол слабый!

Это действительно так. Достаточно сказать, что мужчины чувствительнее на всех этапах жизни (включая эмбриональный) ко всем болезням и неблагоприятным факторам среды. Если в момент оплодотворения на 100 будущих девочек приходится 120-130 будущих мальчиков, то в момент рождения на 100 девочек приходится уже только примерно 106 мальчиков. К возрасту женихов и невест соотношение полов становится 1:1, а дальше...

Феномен объясняли самыми разными способами. Привлекались социальные причины, но (слабое, конечно, утешение для мужчин) оказалось, что аналогичные явления существуют и у животных, и у растений.

С другой стороны, как известно, пол определяется двумя хромосомами, причем у женщин две одинаковые хромосомы (XX), у мужчин разные (ХУ).

Наличие у мужского пола только одной Х-хромосомы - приводит к меньшей его устойчивости: чаще появляются мутации, некоторые болезни.

Казалось бы, все стало ясно - вот откуда все беды "развенчанного" сильного пола! Но опять же, как ни странно, виды с ХУ-конституцией у женского пола (например, птицы или, скажем, бабочки) все равно привилегию повышенной смертности предоставляют самцам! Даже клетка мужского организма чувствительнее аналогичной женской клетки. В чем же дело?

Этот вопрос - автору оригинальной теории возникновения и развития полов В. Геодакяну, старшему научному сотруднику Института биологии развития АН СССР имени Н. К. Кольцова.

- Давайте сначала разберемся: а почему вообще существуют два пола7 С открытием основных законов генетики, казалось бы, все стало ясно - два пола увеличивают количество возможных генетических комбинаций. Но существует же в природе и другой способ полового размножения, кроме раздельнополого,- когда каждый организм сочетает в себе признаки двух полов, и этот способ дает в два раза большее число комбинаторных возможностей! И все-таки у подавляющего большинства живых существ "в моде" именно наличие двух полов. Что явилось прекрасным решением проблемы, которая возникла в ходе эволюционного развития.

Дело в том, что все живое существует не изолированно, а в тесном контакте с внешней средой, и поэтому вынуждено приспосабливаться к постоянно меняющимся условиям среды. Для этого лучше как можно больше контактировать со средой, получать как можно больше информации. С другой стороны, в каждом организме заложено стремление к сохранению своей генетической организации (благодаря чему и сохраняется вид на протяжении долгого времени) - но для этого лучше как можно меньше контактировать со средой!

Где же золотая середина и есть ли она? Нет, гнаться за двумя зайцами, как всегда, бессмысленно - и результатом мудрого раздумья природы стало появление двух полов, специализированных на выполнении этих альтернативных эволюционных задач: изменения (мужской пол) и сохранения (женский пол).

Теперь становится понятна причина повышенной смертности мужского пола он первым получает новую информацию, сталкиваясь со всевозможными воздействиями среды. Повышенная уязвимость мужчин - плата за новую информацию, без которой невозможно существование вида! К сожалению, только опытным путем можно понять, что такое хорошо и что такое плохо...

Но как же удается мужскому полу вызывать огонь на себя?

Дело в том, что в течение жизни каждый организм стремится как можно лучше приспособиться к условиям среды, в которой живет. Но наследственно задается не сам признак, а некоторый размах его возможного проявления индивидуально варьируемый,- и конкретная реализация генотипа - только один вариант из множества вероятных. Понятно, что чем шире этот размах, тем больше возможностей у организма приспособиться к среде.

Поэтому женский пол гораздо пластичнее в процессе индивидуального развития, легче приспосабливается к среде за счет более широких границ проявления генотипа. Мужской пол такой возможности лишен и первым принимает "удары судьбы". Но, как известно, выиграешь в одном, проиграешь в другом. Гибкость, приспособляемость женского пола в процессе индивидуального развития приводит к тому, что они как бы ускользают от действия отбора - а это главный двигатель эволюции! И на эволюционной арене главная роль принадлежит мужчинам, перед которыми постоянно стоит дилемма: или погибнуть, или найти новые пути развития - ничего другого им просто не остается!

Вот, например, представим себе, что наступило похолодание. Женщина обзаведется жировой прослойкой, мужчина или погибнет, или изобретет шубу, откроет пещеру, огонь... Даже такое традиционное женское занятие, как вязание, изобрели мужчины! Поэтому в процессе эволюции шел независимый отбор: у мужчин - на изобретательность, сообразительность, у женщин - на лучшую приспособляемость.

Отсюда вытекают многие психологические особенности полов. Женщины лучше поддаются обучению и воспитанию, но и более консервативны, осторожны - все это выражение лучшей адаптированности к среде. Вспомним, с какой легкостью в романах простая девушка превращается в блистательную светскую даму, как легко меняют женщины привычки, вкусы, наряды. Мужчинам такая перестройка дается значительно сложнее. Внося уточнение в давний спор о том, что важнее в формировании: гены или среда, скажем такдля женщин чуть больше среда, для мужчин - чуть больше гены. Кстати сказать, из-за этого среди мужчин больше как слабоумных, так и гениев.

А женщины "выбирают" более комфортное, среднее положение.

Но зато мужчины делают первый шаг в любой области, будь то новый вид деятельности или новый спорт - отсюда, кстати, и их большая подверженность всем социальным порокам и "болезням века". Мужской пол-эволюционный авангард вида, его впередсмотрящий. Интересно, что даже в различных аномалиях развития прослеживается совершенно четкая закономерность. Среди женского пола распространены те аномалии, что повторяют уже встречавшиеся в процессе развития признаки, у мужчин - совершенно новые, ранее не встречавшиеся. Это как бы нащупывание пути, тропинки в будущее.

Женщинам рисковать нельзя, их эволюционная роль иная - сохранение достигнутого и передача следующим поколениям. Можно сказать так: функция мужского пола - пробовать и ошибаться, для того чтобы иногда находить удачные решения; функция женского пола-эти удачные решения закреплять.

Если перейти на язык кибернетики, то мужчины - временная, оперативная память вида, а женщины - постоянная память системы.

Необъятный мир мозга

Рассказывает доктор химических наук Ю. Чирков

"Когда-нибудь наука найдет формулы окисления мозговой коры, измерит вольтаж, возникающий между извилинами мозга, и творческое состояние в виде кривых, графиков и химических формул будет изучаться студентами медицинского института".

Так писал в романе "Гиперболоид инженера Гарина" А. Толстой. Мечта писателя не сбылась. Хотя успехи в изучении мозга громадны, принципы его работы во многом неясны и теперь.

Всего полтора килограмма вещества, в котором заключена наша способность думать, любить, строить планы, сожалеть о прошлом, короче, все, что составляет наше сознание, по-прежнему остается для ученых загадкой, бросающей вызов нашему желанию дойти в познании до последних рубежей.

Три в одном

"Карта" мозга, как и земного шара, отчетливо делится на два полушария.

Остались на ней и имена первооткрывателей - Ролландова борозда, зона Лиссауэра, ядро Бехтерева. Но колумбы мозга только намечали контуры разведанных "материков", прочному освоению новых земель мы обязаны многочисленным отрядам нейроанатомов и нейрофизиологов.

Каждую минуту мозг поглощает примерно 0,7 литра крови. Что бы ни происходило в организме, он требует питания в первую очередь - перерыв в снабжении кислородом или глюкозой хотя бы на одну минуту приводит к потере сознания. А примерно через восемь минут наступает смерть.

По форме головной мозг напоминает гриб. Его "ножка" - самая древняя часть - мозговой ствол, или так называемый "мозг рептилий". С ним связаны наши инстинкты, которыми обладали еще пресмыкающиеся, очень отдаленные предки человека. Эта структура мозга управляет важнейшими рефлексами глотания, кашля, здесь контролируется дыхание, ритм сердцебиения. Тут собраны простые, но твердые правила жизни, рассчитанные на незыблемое, прочное устройство окружающего мира.

Над "мозгом рептилий" возвышается промежуточный мозг, известный также под названием "старый мозг млекопитающих". Это приобретение было сделано ранними млекопитающими, жившими около 150 миллионов лет назад. Тут находятся "центры" обоняния, вкуса и эмоций. Страх, заставляющий при малых шансах на победу спасаться бегством, ярость, удесятеряющая силы при борьбе в благоприятной ситуации, были следующей после инстинктов ступенью в эволюции нервной системы животных.

И наконец, третья, самая молодая часть - "шляпка гриба" - появилась примерно 20 миллионов лет назад.

Это большой мозг, средоточие наших способностей к речи и абстрактному мышлению.

Три мозга в одном! Инстинкты, эмоции, мышление не всегда в ладу друг с другом, плохо "стыкуются". Не оттого ли интеллект, это высочайшее благо, человек подчас обращает себе во вред?

По ту сторону гугола

400 - каждую секунду, 24 тысячи - каждую минуту, и так на протяжении девяти месяцев. С громадной скоростью идет образование нервных клеток нейронов - в голове будущего человечка. Так набегает то внушительное - 10 миллиардов нейронов-количество, которое обусловливает все возможности нашего мозга.

Чащоба нервной ткани окрашена в два цвета: серый - скопления нейронов и белый - ассоциации их отростков (аксонов и дендритов). Слой серобелого вещества толщиной несколько миллиметров, покрывающий полушария большого мозга,- это и есть та "сцена", на подмостках которой для каждого из нас разыгрывается пьеса под названием "жизнь".

Нередко говорят о нейронных галактиках, о звездных мирах мозга - ведь количество нейронов столь же бессчетно, как и число звезд на небе. Но задумаемся: 10 миллиардов нейроновмного или мало? Отчего это количество способно вместить в себя весь окружающий нас мир?

Вот мнение математика: в шеренге настоящих арифметических великанов триллион (1 000 000 000 000), квадриллион (1 000 000 000 000 000), квинтиллион, секстиллион... - миллиарды кажутся пигмеями. Вот гугол, заметит математик, - это действительно большое число.

Гугол - это десять в сотой степени, непостижимая громадина. Какую процедуру перебора предметов, мгновений ни выдумывай, превзойти гугол вроде бы невозможно. Например, по подсчетам физиков, количество элементарных частиц во всей нашей Вселенной не больше десяти в восемьдесят восьмой степени - намного меньше гугола!

И все же есть явления, которые бросают вызов мощи гугола. Одно из них сети нейронов.

Каждый нейрон окружен десятками соседей, связан с ними аксонами и дендритами. Так образуется гигантская нейронная паутина, действующая наподобие телефонной станции. Умственные способности во многом определяются и числом связей, которые мозг в состоянии создать и скоростью их возникновения, а ее среднее значение - тысячная доля секунды. Трудно вообразить, какие числовые циклопы комбинаций возникают в сети десяти миллиардов нейронов нашего мозга!

Английский кибернетик У. Эшби в свое время предлагал такую классификацию чисел. Числа от 1 до 1010 (число нейронов в голове) он назвал практическими. От 10 ° до 10100 (гугол)- астрономическими. Числа выше гугола Эшби относил к разряду комбинаторных.

Приведем только один пример комбинаторных чисел. 10140-число всех вариантов в шахматной партии, делающее нереальным отыскание общей "формулы" шахматной игры.

Вот так, в рассуждениях о возможностях интеллекта, мы быстро оказались по ту сторону гугола. Убедились, что количество возможных связей в мозге сказочно огромная величина, дающая каждому из нас неплохие шансы стать титаном мысли.

Гармония дивных узоров

Подобно человеческим лицам, в природе нет двух в точности одинаковых нейронов. Ибо этот крохотный "атом"

мозга-сложнейшая химическая фабрика. В теле нейрона содержатся сотни тысяч химических веществ и тысячи ферментов-катализаторов, инициирующих великое множество непрекращающихся биохимических реакций.

Несхожесть нейронов обусловлена не только богатством их внутреннего строения, но и запутанностью связей с другими клетками. Нейроны, подобно муравьям, "переговариваются" с помощью различных химических кодов.

Их основу составляют вещества, названные медиаторами. Сейчас их известно около сорока, но число это может сильно возрасти.

Нейрон способен говорить с другими нейронами не только на языке химии. Мозг является также генератором, вырабатывающим электрические импульсы. Такие сигналы вспыхивают в мозгу в миллиарды раз чаще, чем на самом большом из коммутаторов.

Если бы можно было контролировать химическую и электрическую активность нейронов, наверное, удалось бы выправлять и различные психические расстройства, начиная с неспособности к учению и кончая психическими заболеваниями. И это одна из причин, почему ученые упорно разрабатывают все новые методики для определения характеристик мозговой деятельности.

Важное значение, например, имеет предложенный еще в 1924 году швейцарским ученым В. Гессом способ вживления электродов в мозг на длительное время. Так удается услышать "голос" даже отдельного нейрона.

Вслушиваясь в эти голоса, ломая голову над частоколом световых циклов, возникающих на экранах осциллографов, продираясь сквозь эхо электрических разрядов, сотрясающих тельца нейронов, когда до них дотрагивается острое жало микроэлектрода, распутывая хитросплетения биотоков, ученые стремятся уловить все своеобразие и неповторимость нейронных сетей.

Как расшифровать язык нейронных сигналов? Как действует мозг в целом?

Как рождается мысль? Подобные вопросы были поставлены не вчера, и ответы на них вряд ли будут получены в ближайшее время.

Петух и магнитофон

Еще в прошлом веке немецкий ученый Вагнер пытался исследовать мозг умерших ученых, полагая, что они-то должны быть гораздо умнее прочих граждан, и это-де сразу же станет заметно по устройству их мозга. Увы, никаких особых извилин он не обнаружил.

Может, все дело в весе мозга? Опять же нет! Мозг И. Тургенева весил два килограмма, а у А. Франса - лишь один. Ну и что? Оба были великолепными писателями, оба стали классиками литературы. Кстати, довольно вероятно, что мозг неандертальца был тяжелее мозга современного человека.

Спотыкаться даже на простейших рассуждениях о работе мозга, согласимся,- это обидно. Психолог только руками разводит, коль речь заходит о формировании ума человека. И он должен завидовать учителю физкультуры: тот точно знает, какие он развивает мускулы!

И это в эпоху, когда в умственную деятельность втягиваются миллионы, когда ум ценится выше физического совершенства, в массовой практике нет ничего, кроме общих рассуждений о разумном чередовании умственного труда и отдыха, простейших советов по умственной гигиене.

Правда, в последние десятилетия появились кибернетики, считающие себя знатоками мозга. И если прежде академик И. П. Павлов сравнивал мозг с телефонной станцией, то теперь все чаще его сравнивают с ЭВМ.

Мозг - это живая вычислительная машина, скажет кибернетик, представляющая собой электрохимическое устройство, использующее в качестве топлива глюкозу, с памятью в 1013 битов. Устройство, которое сохраняет себя, управляет своей деятельностью, поддерживая равновесие тела с внешним миром с помощью отрицательной обратной связи.

Мозг - ЭВМ? Сомнительно... Как язвительно заметил писатель Б. Агапов, "магнитофон и петух могут совершенно одинаково закричать "кукареку", однако механизм того и другого крика будет совершенно различен!"

"Наша способность к самообману по поводу работы собственного мозга почти безгранична,- замечал лауреат Нобелевской премии Ф. Крик,- главным образом потому, что часть, о которой мы можем сообщить, составляет лишь ничтожную долю того, что происходит у нас в голове".

Да, мозг оказался крепким орешком для исследователей. И трудно не согласиться с одним ученым, писавшим: "После того как астрономы нанесут на карты мириады галактик с такой точностью, с какой мы этого пожелаем, мы все еще будем продолжать изучать наш неизмеримо более сложный мозг, который их сосчитал".

Сейф с сокровищами

...После тщательного анализа всех данных, приведения их в систему, которую можно легко обозреть мысленным оком, я выходил из дома в тот час, когда солнце начинает склоняться к закату, и начинал медленный подъем на лесную вершину. Во время такой прогулки и приходило решение проблемы, которую я ставил перед собой.

Примерно в таких выражениях знаменитый немецкий физик и физиолог Г. Гельмгольц рассказывал о некоторых приемах, помогавших ему делать открытия.

Сможет ли когда-нибудь рядовой - не гений! - исследователь столь же легко распоряжаться своими умственными ресурсами? Трудно сказать. Во всяком случае, многие ученые считают:

КПД мозга не больше паровозного, около десяти процентов.

У выдающегося бактериолога Л. Пастера в 46-летнем возрасте произошло кровоизлияние в мозг: все правое полушарие было разрушено. Однако ученый прожил еще 27 лет, плодотворно трудился в науке и сделал свое главное открытие - предложил прививку против бешенства.

Неожиданные стороны интеллекта демонстрируют чудо-счетчики, выступающие на эстрадах с "математическими концертами". Они даже бросают вызов ЭВМ. Лет двадцать назад француз М. Дагбер, к примеру, вызвался решить десять задач прежде, чем машина справится с семью из них. И началось бешеное возведение в степень, извлечение кубических корней. Дагбер справился с делом спустя минуту и 35 секунд, ЭВМ финишировала (решив лишь 7 задач из 101) только через 5 минут 18 секунд.

Безграничными кажутся и кладовые человеческой памяти. Изучить иностранный язык за неделю? Усваивать без всякого гипноза за урок не десяток, а тысячу слов? Оказывается, и эти темпы нам по плечу. Так был разрушен миф, что учеба - тяжкий труд, требующий прежде всего усидчивости и времени. Так было доказано, что можно сделать потребность к учебе такой же "естественной", как желание есть и пить.

Надо лишь умело включить неосознаваемый информационный поток. Убрать все барьеры. Логико-критический, заставляющий нас "ощупывать" каждое слово, подвергать осмыслению. Барьер сознательно-критический: сопротивление всякому внушению со стороны, недоверие к новому миру, где человек хочет освоиться.

Интеллектуальные ресурсы мозга громадны. Мы лишь начинаем догадываться о том, что каждый из нас - богач, владеющий сокровищами и не подозревающий о них. Мы словно бы потеряли ключ от сейфа, где хранятся настоящие драгоценности, и пока не знаем, как проникнуть в этот сейф, какая комбинация цифр откроет его двери.

Возможна ли пересадка мозга!

Рассказывает доктор биологических наук Ф. Ата-Мурадова

Недавно я получила письмо из Индии от Парвина Сингха. В нем он пишет о беде, приключившейся с его трехлетним сынишкой. "До года ребенок развивался нормально, но однажды по неосторожности упал с лестницы. И хотя внешних изменений никаких не произошло, мы с женой поняли: с мальчиком творится неладное... Предпринятое лечение результатов не дало. Узнал, что ваш институт занимается трансплантацией мозга. Может быть, пересадка поможет нашему мальчику, вернет его к нормальной жизни?.."

Я упомянула об этой печальной истории не случайно. К нам, в Институт общей генетики Академии наук СССР, в лабораторию, которой я руковожу, письма подобного содержания приходят часто. Они - отклик на те исследования, которые ведутся у нас и в ряде других институтов нашей страны.

А события, давшие толчок подобным исследованиям, произошли очень давно.

В начале нашего века известный немецкий эмбриолог Г. Гирсберг решил, что пересадить мозг от одной лягушки к другой вполне возможно. Уровень эмбриологии в те годы уже давал определенные гарантии. Однако опыты Гирсберга начались с неудач. Большая часть прооперированных им эмбрионов погибла. И все же некоторые из них выжили. С них-то и начинается новая страница в подходе к пересадкам.

Клетки, подсаженные в мозг лягушек, активно росли, размножались и вели себя так, будто именно в этом месте их и "запрограммировала" природа.

Эти эксперименты немецкого ученого дали пищу для размышлений многим исследователям в разных странах.

У нас в стране они заинтересовали будущего академика, а тогда, в 20-30-е годы, молодого физиолога Петра Анохина, сформулировавшего позднее гипотезу системного созревания различных функций мозга в процессе его развития.

Известно, что у эмбриона так называемая экспрессия генов, то есть их естественная активность, ниже, чем у взрослого организма. Молодая ткань эмбриона, потенциально готовая к предстоящей работе, находится словно в летаргическом сне. И вывести ее из такого состояния раньше положенного времени могут другие, родственные ей ткани взрослого организма, где иммунная система уже сформировалась. Поэтому подсаженные к ним новые клетки ведут себя согласно русской пословице: "В чужой монастырь со своим уставом не входят".

Здесь и кроется квинтэссенция пересадок, отсюда идут ее возможности.

Любой новый участок становится в мозге хозяина компонентом уже действующих систем. Включенный в этот природный "перпетуум мобиле", он может действовать только так, а не иначе. Кстати, тут проявляется и другое:

пересадить мозговую ткань от одного взрослого организма другому никак нельзя. Увы, но это так. Отторжение чужеродной ткани - барьер пока непреодолимый.

В своих исследованиях мы доказали любопытный факт: приживаемость и синхронная деятельность мозга хозяина и имплантированного кусочка мозговой ткани эмбриона стали серьезным аргументом в пользу того, что существует особая мозгоспецифическая ДНК, общая для всех видов животных.

Однако вернемся к экспериментам.

Самое интересное на нынешнем этапе работ нашей лаборатории представляет пересадка участков мозга человека в мозг того же кролика.

- А зачем это нужно? - вправе спросить читатель.- Ведь кролик с фрагментом мозга человека не станет в будущем есть, пить, одеваться, двигаться, как представитель гомо сапиенс.

Конечно, не станет. Дело не в этом.

Важна сама возможность доказать, что и мозг человека приживается в мозге кролика, что на определенном эволюционном этапе, несмотря на значительную разницу между людьми и животными, общие гены помогают слаженному взаимодействию тканей в процессе развития.

И тут позвольте существенное уточнение: мозговая ткань эмбриона человека живет в голове кролика не на правах нахлебника. Благодаря своей высокой генетической активности (по данным ученых, около трети генетической информации, заложенной в человеке, "считывается" именно в мозге) подсаженные ткани эмбриона позволяют четвероногому, как нам удалось установить, усиливать функцию.

У кролика, говорят данные экспериментов, в голове создается новая система нервных связей, которая и помогает ему реагировать на окружающий мир по-иному, как раньше никогда не было свойственно.

К слову, невольно задумываешься о том, что в организме все раз и навсегда связано; пересадки создают различные системы нейронов в полушариях мозга, они же влияют и на медиаторы, и на пептиды, которые в свою очередь вступают в непосредственные контакты с вживленными в мозг клетками. Однако, несмотря на широкий спектр исследований, несмотря на, так сказать, массовый натиск, которому подвергается ныне мозг со стороны ученых, тайны тем не менее остаются. Необходимо еще выяснить, как реагирует мыслительный орган на подсаженный кусочек ткани эмбриона. Включается ли тот сразу же в работу или становится неким "балластом"? Ведь ни для кого не секрет, что хотя человеческий мозг и состоит из миллиардов нервных клеток, задействованы они далеко не полностью. В этом и кроется для исследователей загадка: чем же, собственно, занята основная месса нейронов? То ли они просто повышают общий уровень активности органа, то ли участвуют в каких-то пока еще нам неизвестных процессах.

В будущем, возможно, не столь уже далеком, у врачей появится возможность возвращать к жизни целые участки полушарий мозга благодаря пересадкам молодых тканей.

"Противогаз"

для наследственности

Рассказывает директор Азербайджанского института ботаники, членкорреспондент Академии наук республики профессор Урхан Алекперов.

Глобальное загрязнение биосферы отрицательно сказывается на наследственном механизме всего живого. Процессы приспособления организма к изменениям среды слишком пластичны, "тихоходны", чтобы защищаться от напора таких экстремальных и чуждых природе факторов, как негативные последствия НТР и урбанизации.

Конечно, мутации или изменения наследственных признаков живых организмов под воздействием природных факторов - мутагенов, таких, как, к примеру, естественная радиация, электромагнитные колебания, изменения температуры и климата, солнечная активность, происходили всегда.

Однако в последние 35-40 лет количество мутагенов в окружающей среде растет гигантскими темпами.

Подавляющее их число несвойственно живой природе. Я имею в виду прежде всего отходы энергетического производства, добывающей и перерабатывающей промышленности, химии, ядохимикаты, используемые в сельском хозяйстве, некоторые виды парфюмерии и бытовой химии, значительный перечень лекарственных препаратов, пищевые добавки, то есть все, что объединено понятием "антропогенные факторы". В отлаженном механизме взаимоотношения организма и среды возникла реальная угроза дисбаланса...

Наследственному механизму живого организма нужен своеобразный "противогаз", который бы препятствовал развитию нежелательных мутаций, приостановил бы "насильственную эволюцию", вызванную загрязнением биосферы.

Этим "противогазом" может стать предложенный нами так называемый компенсационный эффект.

В конце пятидесятых годов наука обнаружила химические соединения, способные тормозить темпы мутаций.

Это явление назвали антимутагенезом.

Я заинтересовался и занялся поиском и описанием антимутагенов в мире растений.

Отправной точкой работы стал общеизвестный факт: растения, в том числе и пищевые, в процессе эволюции выработали способность синтезировать вещества, функцией которых была борьба с болезнями и вредителями. К ним относятся, например, натуральные пестициды, обладающие, между прочим, генотоксичными свойствами.

Почему же "отягощенная генотоксинами" пища не приносила людям вреда? Да потому, что, как удалось установить, мы, сами того не ведая, употребляли ее в комбинациях с продуктами, содержащими "нейтрализаторы", или, как принято сегодня говорить, антимутагены.

Сегодня наука описала уже около двухсот антимутагенов, 70 из которых были открыты и впервые описаны в лаборатории физиологии мутагенеза нашего института. Такая активность как раз и была порождена идеей - снизить с помощью натуральных антимутагенов "давление", которое оказывала на генетический аппарат всего живого хозяйственная деятельность людей...

Мы смоделировали в лаборатории экстремальные условия риска для наследственности, которые вызывают вредные физические, химические, энергетические, пищевые, урбанические группы мутагенов, смоделировали и различные "смешанные среды".

В каждую из сред были помещены животные, которых подкармливали пищей, содержащей те или иные комбинации антимутагенов. В 65-70 случаях из ста генетическую патологию удалось предотвратить. Наши рекомендации нашли уже выход и в производственную сферу. В ЧССР, например, антимутагенные пищевые добавки были введены в рацион питания людей, занятых на выработке каменноугольной смолы. Это снизило вдвое уровень профессиональной генетической патологии.

Мы считаем, что в промышленности надо начать лечебно-профилактическое введение антимутагенов лицам высокого профессионального риска, в сельском хозяйстве приступить к созданию сортов с повышенным содержанием антимутагенов, в быту увеличить количество продуктов с антимутагенными добавками, в медицине создать новый класс фармакологических средств с антимутагенным содержанием, в области охраны природы прогнозировать устойчивость биологических популяций, в том числе и редких, исчезающих видов флоры и фауны по содержанию антимутагенов в их организмах. В теоретическом же аспекте, я уверен, компенсационный метод - один из путей к решению такого кардинального вопроса современной биологии, как управление механизмом наследственной изменчивости.

В обход "генного" дозора

Есть еще много болезней, против которых не удается создать иммунитет. К ним относятся грипп, малярия, некоторые венерические заболевания, стафилококковые инфекции, вызывающие осложнения при хирургических операциях, и другие. О том, почему это происходит и как можно "включить" защитную систему организма против таких болезней с помощью искусственных вакцин, рассказывает директор Института иммунологии академик Рэм ПЕТРОВ.

У всех типов вируса гриппа есть некоторые общие белки, полисахариды, против которых должен вырабатываться иммунитет. Но у одних он вырабатывается, а у других - нет. Значит, причина здесь не в том, что микроб меняет свое обличье, а в неспособности самого организма защититься от врага. Эти общие рассуждения подтверждаются существованием специальных генов иммунного ответа, которые дают организму команду отразить нападение пришельцев. У кого гены обеспечивают мощную и быструю мобилизацию защитных сил против определенной инфекции, тот не заболевает. И наоборот. Поэтому, какие бы хитроумные естественные вакцины против непобежденных инфекций ни создавались, если они вводятся в организм, обладающий слабыми генами иммунного ответа, эффективного иммунитета они не создадут. Этим, с моей точки зрения, объясняются неудачи в создании вакцин против гриппа.

Все дело в самом организме, а не в способе обработки вируса. Но что делать, если организм слабо реагирует на возбудителей болезни? Нужно заставить его реагировать сильно. Вот принцип, который был выдвинут нашим научным коллективом несколько лет назад. Он послужил основой для создания принципиально новых искусственных вакцин. Это ключевой вопрос всех наших теоретических разработок.

Если бы нам удалось осуществить задуманное, тогда против любой болезни можно было бы создать эффективную вакцину.

Вместе с членом-корреспондентом АН СССР В. Кабановым и профессором Р. Хаитовым мы пошли по пути поиска веществ, которые бы могли стимулировать защитную систему организма, минуя "генный" дозор. Такими веществами оказались некоторые непригодные полимерные молекулы - полиэлектролиты. Это был решающий шаг на пути создания новых искусственных вакцин. Далее надо было присоединить к полимерному носителю чужеродное вещество - антиген, выделенный из микроба или синтезированный.

Исследования на клетках показали, что такие несущие антиген полимерные молекулы "включают" лишь те лимфоциты, которые способны вырабатывать антитела против чужеродного вещества, посаженного на носитель. Миллиарды лимфоцитов, постоянно циркулирующих в организме, можно сравнить с огромной армией, состоящей из множества дивизий и полков. Каждое такое подразделение (клон) реагирует только на определенный антиген.

Преимущество искусственных вакцинных препаратов состоит еще и в том, что для их создания требуется не весь микроб, а лишь его активная часть антиген, который и должен вызвать иммунитет. Обычная же вакцина, состоящая из десятков и сотен различных антигенов, заставляет работать иммунную систему с большим перенапряжением. Ведь антитела вырабатываются против каждого антигена, 90 процентов которых неопасны.

Введение созданных нами искусственных вакцин животным дало обнадеживающие результаты. Эксперименты ставились с применением обычной и новой вакцин против мышиного тифа.

Обычная вакцина, полученная традиционным способом, оказалась очень слабой. В лучшем случае она защищала половину подопытных мышей. Иначе обстояло дело с новой вакциной. Введение ее животным позволило их всех уберечь от болезни. Причем доза антигена была в 50-100 раз меньше, чем в обычной вакцине.

В настоящее время делается попытка создать вакцину против вируса гриппа. В вирусе имеются три основных и наиболее изученных антигена. Два из них - белки, расположенные на поверхности вирусной частицы. Третий же спрятан в оболочке вируса. Всегда считалось, что он наименее перспективен для создания вакцин. Но именно он, посаженный на полимерную молекулу, обеспечил не только сильную выработку антител, но и защитил животных после заражения вирусом. Конечно, это еще не вакцина, но в недалеком будущем мы предполагаем испытать этот препарат на людях. Осуществить это можно будет лишь тогда, когда нам удастся создать такой полимерный носитель, который был бы абсолютно безвреден человеку. В этом направлении уже много сделано. Новые искусственные вакцины позволят эффективно защищать человека и животных от любой инфекции, не давая при этом нежелательных побочных осложнений.

Карта на всю жизнь

Одна из особенностей жизни людей в современном мире - широкий контакт с окружающей нас химией. Достаточно сказать, что к настоящему времени известно уже более шести миллионов синтезированных и естественных химических соединений, являющихся чужеродными для человека.

Число их постоянно увеличивается. С не меньшей скоростью растет производство и лекарственных средств, хотя и применяемых с благородной целью, но тоже не являющихся естественными элементами окружающей человека среды.

За долгие века эволюции живые организмы, в том числе и человек, создали довольно мощную систему защиты от химических агентов, состоящую из группы ферментов-биокатализаторов, окисляющих чужеродные соединения (ксенобиотики).

Компоненты этой защитной системы были обнаружены примерно двадцать пять лет назад, срок для науки небольшой, но довольно быстро было установлено, что они присутствуют в клетках легких, кишечника, кожи, почек, печени, то есть в местах контакта с проникающими в организм чужеродными соединениями. Следовательно, система эта предназначена для охраны внутренней среды организма. Открытие этой защитной системы организма послужило толчком к исследованию ее основных характеристик, биохимических превращений чужеродных соединений, влияния этих превращений на нормальное протекание биохимических реакций в клетках.

Проблемами превращения ксенобиотиков в организме человека и экспериментальных животных в ИКЭМ СО АМН СССР занимается уже 15 лет отдел физиологии и патологии клетки.

Одно из основных направлений - разработка методов оценки защитной системы, ее способности окислять попадающие в организм химические соединения.

Первоначальная уверенность исследователей в том, что в окислении ксенобиотиков принимает участие только один биокатализатор, сменилась "пессимистической" гипотезой о существовании целого "семейства" ферментов, каждый из которых предназначен для окисления одного химического соединения.

В последнее время, использовав методы препаративной биохимии, белковой химии и физико-химических методов исследования, в отделе удалось сформировать и экспериментально подтвердить гипотезу о существовании ограниченного числа биокатализаторов, способных превращать определенные группы ксенобиотиков. Например, лекарственные препараты - аминопирин и фенобарбитал окисляются с помощью одного фермента, дебризохин и спартеин другого, а теофиллин - третьего.

Исходя из этого, разрабатываются методы оценки системы по способности окислять различные лекарства вполне определенными биокатализаторами ферментами. Это тем более важно, что индивидуальные отличия людей в способности окислять чужеродные соединения столь существенны, что широко применяемый метод средних величин здесь малоинформативен.

Представляется перспективным создание карты, в которую будут внесены данные о состоянии системы ферментов охраны внутренней среды организма. Карта, которая должна будет сопровождать человека всю жизнь.

Этот подход является основой и для индивидуальной дозировки лекарств, оценки взаимодействия нескольких лекарственных препаратов в организме, поиска и испытаний соединений, с помощью которых можно управлять этой системой. Комплексный метод оценки защитной системы перспективен и для профотбора людей для работы на предприятиях химической промышленности, слежения за состоянием здоровья работающих лиц. Важно это и клиницистам для оценки эффективности лечения (особенно при заболевании печени) и как диагностический тест.

Поэтому один из методов оценки состояния "химической" системы защиты, предложенный сотрудниками отдела, быстро нашел применение в клиниках мединститута, ИКЭМ а и в Новокузнецке.

Другое направление исследований - изучение механизмов окисления чужеродных соединений, то есть механизмов работы биокатализаторов.

Для этой цели используется значительный арсенал химических и биохимических методов и методов физического эксперимента в содружестве с институтами СО АН СССР - химической кинетики и горения, органической химии. Характерная черта этих работ - быстрое внедрение достижений в области фундаментальных исследований в практику. Например, с помощью метода ядерного магнитного резонанса совместно с Институтом химической кинетики и горения выяснены причины торможения окисления химических соединений некоторыми лекарствами, такими, как метирапон, циметидин, и сразу же стали ясны пути направленного синтеза таких препаратов. Кстати, это один из реальных путей продления действия лекарств.

Чисто экспериментальное исследование завершилось созданием химических соединений для продления действия лекарств. Это еще один способ увеличить срок действия фармакологических средств, а также один из эффективных способов борьбы с вредителями сельского хозяйства. Творческое содружество двух академий привело к созданию ряда приборов, необходимых для совместной исследовательской работы.

Природа старения - химическая

Продолжительность жизни, по мнению многих ученых, тем меньше, чем интенсивнее идет в организме обмен веществ. Эта обратная зависимость подтверждает интуитивное представление людей, далеких от биологии, но близких к технике, о сходстве старения живого организма с износом машин.

Мысль в целом верная, однако необходимо понимать сущность "биологического износа" и причину его необратимости.

Жизнь основана на химических процессах, поэтому и природа износа скорее всего химическая. Набор ферментов - катализаторов биохимических реакций, составляющих обмен веществ,- у каждого организма определен наследственностью, и по-видимому, допускает неограниченное его существование. Но параллельно с обменом веществ в организме проходят многие неферментативные реакции, вот они-то и повреждают химическое строение биомолекул и соединений, участвующих в обмене веществ, вносят помехи в работу генетического аппарата. Эти реакции служат как бы фоном для обмена веществ, но результатом их является накопление в организме поврежденного биологического материала - "шлаков".

помощью ферментных и иных систем организм избавляется от повреждений: одни биомолекулы восстанавливаются, другие "разбираются" на составные части (атомы), которые затем снова используются, а то, что невозможно использовать, выводится из организма (весь этот процесс называется самообновлением). И все-таки часть веществ, утративших свои биологические функции, остается в клетках или в межклеточном пространстве. С возрастом доля поврежденной биомассы непрерывно увеличивается, а это снижает функциональные возможности организма и постепенно приводит его к гибели. И чем интенсивнее идет обмен веществ, тем выше скорость накопления "шлаков".

Что можно противопоставить этому механизму старения? Очевидно, необходимо детально исследовать химизм неферментативных фоновых реакций, оказывающих наибольшее повреждающее действие, найти способы блокирования этих реакций и более полного выведения "шлаков" из организма. И на их основе разработать практические меры увеличения продолжительности жизни человека. Такие исследования уже ведутся, есть и определенные успехи на этом пути, что подтверждает правильность оценки старения как результат накопления биоповреждений.

Медицина

о некоторых особенностях асимметричных видов спорта

Спортсменов, длительное время занимающихся так называемыми асимметричными видами спорта (например, фехтованием, толканием ядра, теннисом), нередко подстерегает опасность:

может нарушиться гармония пропорций тела. Известно, что для того чтобы осанка оставалась нормальной, необходимо правильное соотношение тонической иннервации мышц. С этой целью используются упражнения не только статического, но и динамического характера, что способствует развитию мускулатуры и создает так называемый "мышечный корсет".

Для формирования симметрии и асимметрии в костно-суставном аппарате человека особенно важное значение имеют физические упражнения.

Например, у большинства людей сила правой руки больше левой. Но определенная группа упражнений дает возможность в равной мере развить и левую руку.

Врачебные наблюдения показывают, что при выполнении физических упражнений, направленных на деятельность лишь одной группы мышц или конечностей, нередко появляются уплотнения продольного свода нетолчковой стопы (у ядрометателей) или деформация мышц левой руки (у теннисистов).

Это особенно важно учитывать при назначении различного рода тренировочных упражнений и отягощении в спортивной тренировке детей. Спортивные медики стараются по возможности строго регламентировать статические нагрузки, а иногда количество их сводить к минимуму в общем объеме тренировок. Одним из профилактических мероприятий для устранения одностороннего развития мышц и конечностей служит рациональное сочетание нагрузки и отдыха. Хороший эффект дают занятия "внеклассными дисциплинами", плаванием, ходьбой на лыжах, босиком по песку, мелкой гальке и др.

Физические упражнения, выполняемые в ациклических движениях, по своей направленности подразделяются на силовые и скоростно-силовые. В первую группу включается тяжелая атлетика, где в процессе тренировки постепенно нарастает вес штанги. Во вторую - метание диска, копья, молота, толкание ядра. У штангистов главное в тренировке - развитие мышечной силы, мышцы увеличиваются в объеме, эти упражнения не требуют значительных изменений обмена веществ и больших энергетических затрат, выраженного усиления дыхания и кровообращения. Поэтому при специализации в силовых упражнениях обычно рекомендуется применять занятия и другими видами спорта - ходьбой и бегом по пересеченной местности, плаванием и др.

Но нередко еще бывают случаи нерационально построенных тренировок, когда возникают даже хронические поражения опорно-двигательного аппарата следствия, главным образом, чересчур больших нагрузок, "местного переутомления" или частых микротравм. Исследования, проведенные советскими учеными А. Гандельсманом и К. Смирновым, подтверждают дегенеративный и дистрофический характер подобных изменений, когда из-за больших нагрузок наступает расстройство трофизической иннервации и в результате появляются хронические поражения опорно-двигательного аппарата. У легкоатлетов это миоэнтезиты, паратенониты и периоститы. Например, у прыгунов из-за чрезмерных нагрузок на суставы и мыцш.ы ног часто возникают артрозы, бурситы, переартриты - нарушается естественная легкость движений, возникают боли.

При рентгенологическом исследовании обнаруживаются признаки остеоартроза, остеохондроза, остеохондропатии.

А у гимнастов, теннисистов, боксеров иногда возникают артрозы суставов верхних конечностей.

Профилактика хронических поражений опорно-двигательного аппарата лучше всего обеспечивается правильным нормированием нагрузки при физических упражнениях, соблюдением рациональных условий методики занятий (хорошей разминкой и др.). Опасность появления хронических поражений возникает часто и из-за несоответствия физических нагрузок возрасту спортсмена (например, остеоартрозы шейного отдела позвоночника у ядро- и копьеметателей молодого возраста, начинавших интенсивную тренировку еще до полного созревания организма).

В практике физкультурных диспансеров для снятия местных мышечных перегрузок применяются механические и температурные воздействия.

Механическое воздействие включает физические упражнения и массаж. Чаще всего это упражнения на длительные расслабления мышц, находившихся в состоянии длительного тонического напряжения и перегрузки, с коротким периодом сокращения. Нагрузки же с длительным тоническим напряжением даются на мышцы-антагонисты.

Пораженные мышцы не должны находиться в состоянии максимального напряжения. Комплекс физических упражнений всегда должен учитывать специализацию спортсмена и его индивидуальные особенности. Например, особенности мышечных поражений у лыжников зависят от роста: при высоком росте боли локализуются в пояснице и передней группе мышц бедра, при невысоком - в ногах.

Для профилактики и реабилитации мышечных поражений у спортсменов эффективен сухой жар - сауна. Для каждого вида патологии рекомендовано оптимальное время пребывания в сауне. Практика показала, что 4-, 5-, 6-минутные сеансы при температуре плюс 95-105 градусов С согревают мышцы и нормализуют их обмен. В последние годы у нас в стране разработана методика дробного пребывания в сауне: трехразовые сеансы в течение четырех минут с четырехминутными интервалами отдыха и применение массажа сразу после сауны.

"Факторы риска"

и лишний вес

Люди, заботящиеся о своем здоровье, стараются поддерживать нормальный вес тела. А что это такое? Существуют разные точки зрения: одни считают, что нормальный вес соответствует росту (в сантиметрах) без цифры 100. Например, при росте 1 м 70 см вес должен быть 70 кг, а при росте 1 м 80 см - 80 кг. Многие, в основном спортсмены, доказывают, что вес тела нормальный, когда полностью отсутствует жировая прослойка. Известны и другие "мерки": при одинаковом росте женщина может весить на 5-6 кг * больше, чем мужчина, а пожилой человек - больше, чем молодой. Иными словами само понятие о норме в этом случае несколько расплывчато. Но то, что следить за весом можно, сомнений не вызывает.

Еще раз это подтвердили исследования, недавно проведенные сотрудниками Института профилактической кардиологии Всесоюзного кардиологического научного центра АМН СССР (Москва) и сотрудниками НИИ физиологии и патологии сердечно-сосудистой системы имени 3. Янушкевичюса (Каунас). Они установили, что существует закономерная связь между изменением веса и "факторами риска", то есть теми факторами, которые могут привести к сердечно-сосудистым заболеваниям. Ведь не случайно большая часть рекомендаций врачей по профилактике ишемической болезни сердца - диета, повышенная физическая активность - прямо или косвенно направлены на снижение веса тела.

При профилактическом обследовании измеряли рост, вес, артериальное давление, содержание холестерина в крови и другие параметры у 6109 мужчин в возрасте от 45 до 59 лет. Проводя анализ данных, исследователи учитывали не сам вес тела, а усредненный индекс - вес, поделенный на рост в квадрате. Например, для человека ростом 1,70 м и весом 70 кг этот индекс равен 24. Если вес тела находится в предолгах нормы, то индекс колеблется от 22 до 24 единиц.

В этой группе были мужчины с разным весом и соответственно с разными индексами - от 20 до 35. Усреднив показатели, ученые установили, что при значениях индекса больших, чем 24, существует зависимость, близкая к линейной: чем больше индекс веса тела, тем больше артериальное давление и тем больше содержание холестерина в крови. При росте 1,70 м прибавление всего 2 кг (вес 72 кг вместо нормы 70 кг) соответствует увеличению индекса на единицу - вместо 24 он делается равным 25, при этом артериальное давление увеличивается в среднем почти на 22 мм рт. ст.

В течение 2 лет повторно обследовалась большая группа (около 2000) мужчин, не применявших лекарственные средства, снижающие давление. Это позволило проследить, как влияют на "факторы риска" колебания в весе.

Когда вес тела в течение двух лет все время понижался, артериальное давление и содержание холестерина в крови уменьшались и достигали некоторого стабильного значения. Наоборот, непрерывная прибавка в весе, как правило, вела к повышению давления и росту содержания холестерина.

В проведенном обследовании не были учтены многие важные факторы, такие, например, как питание, наследственная предрасположенность, физическая нагрузка. Тем не менее ученые считают, что при оценке здоровья населения найденная ими количественная зависимость поможет прогнозировать изменение уровня "факторов риска", исходя из такого наглядного показателя, как колебания веса.

Изгнание беса из бутылки

Свежий виноград - прекрасный продукт. По красоте, разнообразию форм, величине и окраске виноградная гроздь среди других плодов не имеет себе равных. Ягоды обладают ценными лечебными, вкусовыми и пищевыми свойствами, в них содержатся органические кислоты, дубильные вещества, аминокислоты, микроэлементы, витамины, ферменты.

Но виноград - продукт скоропортящийся, кожица у него нежная, в мякоти велико содержание воды. Ягоды быстро отдают влагу окружающей среде, легко повреждаются различного рода .микроорганизмами. Холодильные камеры позволяют увеличить срок хранения урожая, но ценность винограда при этом снижается, так как в результате дыхания ягод в них неизбежно падает содержание органических кислот и витаминов. Что же делать? Как сохранить урожай, сократив до минимума потери ценных веществ?

Значительная часть винограда, больше чем сегодня, пойдет на производство соков. Но это не решает всех проблем. Потребность организма в виноградном соке ограничена. Он слишком сладок, им не утолишь жажду, так как в нем содержится много легкоусвояемых Сахаров - глюкозы и фруктозы.

Если пить сок чрезмерными дозами, суточное потребление сахара выйдет за пределы норм рационального питания (1 литр сока-это четверть килограмма сахара).

Кроме того, при приготовлении сока многие полезные вещества почти целиком остаются в выжимке. Так, дубильные вещества и ароматические соединения сосредоточены в основном в кожице винограда, гребнях (кистях, к которым прикреплены ягоды) и семенах. А технология приготовления вина позволяет обогатить напиток ценными свойствами. В процессе винного брожения соединения, находящиеся в кожице, мякоти и семенах винограда, вступают в сложные взаимодействия с веществами, образуемыми дрожжами. В дальнейшем весь этот комплекс претерпевает различные превращения при созревании и выдержке вина.

Биологические свойства вин и виноградного сока, даже полученных из одного сорта винограда, сильно разнятся. Кроме вредного алкоголя, вино содержит улучшающие пищеварение минеральные соли, органические кислоты, особенно ценны соли калия, важные при дефиците этого элемента в нашем рационе (из-за чрезмерного употребления поваренной соли равновесие между ионами калия и натрия в организме нередко нарушается в пользу натрия), целый комплекс различных микроэлементов, ряд витаминов, особенно группы Р, биологически активные полифенолы, обладающие сильным бактерицидным действием, они подавляют возбудителей желудочнокишечных заболеваний.

Но вот беда. В обычных столовых винах содержится значительное количество спирта (в среднем 10 объемных процентов). Так, у человека, выпившего два-три стакана столового вина, через час-два в крови будет содержаться спирта примерно 0,5 грамма на литр. А это уже состояние опьянения, порог, выше которого поведение человека, хотя и может казаться совершенно нормальным, но психологические тесты сразу выявляют изменения характера и скорости реакций.

Нормальное содержание этилового спирта в тканях, образующегося в самом организме, независимо от поступления извне,- до 0,06 грамма на литр, то есть в десять раз меньше, чем пороговая доза опьянения.

А нельзя ли сохранить полезные свойства вина, а спирт устранить?

Современная техника позволяет это сделать. Можно взять готовое вино и удалить из него спирт. Это новый раздел виноделия - производство так называемых слабоалкогольных и безалкогольных вин. Работа в этом направлении интенсивно идет почти во всех винодельческих странах уже в течение двух десятилетий. В СССР, Австралии, США, Испании, Италии уже более десятилетия выпускаются безалкогольные вина. Первоначально их предназначали в основном для людей, вынужденных по состоянию здоровья или иным причинам отказаться от употребления обычных вин. Но очень скоро оказалось, что спрос на такую продукцию значительно превысил все расчеты.

Оказывается, подавляющее большинство людей пьет вино - именно вино, не водку, не "бормотуху" - не для того, чтобы опьянеть. И с удовольствием бы приветствовали "изгнание беса из бутылки". Выпуск таких вин растет быстрыми темпами.

Каким же образом современная техника позволяет удалить спирт из готового вина? Для этого существует несколько методов. Один из них имеет давнюю историю. Национальные кухни многих народов, особенно французская, итальянская, испанская, широко используют столовое виноградное вино для приготовления первых и вторых блюд. Влейте в кастрюлю с бульоном два-три стакана (обычная доза для многих рецептов) столового вина. Если сразу же подать такой бульон на стол, вкус его будет явно отдавать чем-то загнившим или заплесневевшим. Но попробуйте прокипятить этот бульон 20-30 минут, и появится изысканный вкус и тонкий аромат французского консомэ. Что произошло? Просто-напросто спирт при температуре 78 градусов Цельсия улетучился, а все остальные компоненты вина остались в бульоне, придав ему тот особый привкус, который сделал французскую кухню знаменитой на весь мир. Помните у Пушкина?

Принесут тебе форели - Тотчас их варить вели.

Как увидишь - побелели, Влей в уху стакан шабли.

Однако, если прокипятить вино, улетучится значительная часть аромата, а самое главное - произойдут многочисленные нежелательные химические превращения. Получится непривлекательная жидкость, которую и пить-то не хочется. Нагревание до температуры кипения, таким образом, отпадает.

Но, как знает всякий, при пониженном атмосферном давлении температура испарения любой жидкости снижается. Если поэтому поместить вино в вакууме, то оно закипит даже при комнатной температуре. По этому принципу и построена одна из отечественных технологий получения безалкогольных вин. Разумеется, полного вакуума достичь трудно, да это и не требуется. Достаточно частично откачать воздух, а вино нагреть слегка - до температуры 35-40 градусов Цельсия, что безвредно для его наиболее ценных компонентов. После выкипания спирта получается освежающий, бодрящий кисловатый напиток.

В начале 70-х годов грузинские виноделы и медики, которые начали производство безалкогольных вин, предназначали этот напиток для лечения людей с различными заболеваниями, в качестве общеукрепляющего, нормализующего обмен веществ средства. Практически невозможно перечислить заболевания, при которых безалкогольное вино полезно, легче сказать, при каких болезнях оно противопоказано: это язвенная болезнь и гастрит с повышенной кислотностью.

Обычные лечебные дозы - один-три стакана в день - распределяют на несколько приемов (до еды или во время приема пищи). Но очень скоро оказалось, что безалкогольное вино, особенно если насытить его углекислым газом и слегка подсластить,- просто приятный, освежающий, бодрящий напиток, который полезно пить и здоровым людям. Так были созданы промышленно выпускаемые сейчас грузинские безалкогольные напитки "Гвиниса", "Армази" и "Цицкари". Два последних отличаются тем, что они газированные и подслащенные: "Армази" - сахаром, а "Цицкари" (предназначенное для диабетиков) - ксилитом.

Описанный путь получения вина, из которого удален спирт, разумеется, не единственный, хотя именно он является наиболее распространенным и в СССР, и за рубежом. На подходе ряд других технологических приемов: здесь и ультрафильтрация; и частичное замораживание вина; и обработка вина специальными растворителями, поглощающими спирт, но оставляющими остальные компоненты вина; и использование для той же цели специальных полимеров ионообменных смол; и различные сочетания этих методов.

Помимо этих ставших возможными только в XX веке технологических приемов, не забыты и традиционные способы получения вин с пониженной кислотностью: остановка брожения на ранней стадии, когда сахар винограда еще не полностью трансформировался в спирт, и купажирование (смешивание)

сухих столовых вин с водой и различными соками. По последней технологии, например, в Испании с конца 60-х годов выпускается приобретший популярность во всем мире напиток "Сангрия", в котором столовое вино смешано с водой, цитрусовыми соками, подслащено и насыщено углекислотой. В нашей стране также начнут выпускать подобные напитки. Они имеют приятный гармоничный кисло-сладкий вкус, аромат натурального виноградного сока (одна из марок имеет в аромате тона свежей земляники благодаря добавлению в купаж виноматериалов из сорта Изабелла). Выпуск подобных напитков преследует цель сохранить максимум ценных качеств натурального столового вина, лишив его вредных компонентов спирта. Существующие технологические возможности винодельческих предприятий позволяют производить самые разнообразные типы безалкогольных и слабоалкогольных вин: сухие, шампанские, шипучие и т. д.

Оживление организма - что реально сегодня!

Рассказывает академик В. Неговский

На протяжении веков человеческое воображение волновала тайна жизни и смерти. Издавна делались попытки оживления умирающих, особенно в случаях внезапной потери сознания, остановки сердца.

Научные исследования проблемы начались в 30-х годах. В СССР для этих целей была создана специальная лаборатория реаниматологии. Методы, рожденные в лаборатории, дали возможность оживлять людей, у которых от ранений и большой потери крови наступала клиническая смерть. Мы убедились, что смерть можно лечить, как лечат любое патологическое состояние, если, конечно, нет необратимых поражений жизненно важных органов.

Чем больше узнавали мы о глубинных процессах в живых тканях и клетках, тем более необоснованной казалась гибель людей от случайных причин. Травма, болевой шок, удар током, резкие спазмы сосудов - есть масса подобных факторов, которые вызывают внезапную остановку сердца и дыхания. В большинстве случаев своевременно принятые меры могут вернуть человека к жизни. Но, чтобы помогать в критические минуты, мы должны были прежде всего найти ответ на вопрос: что же такое смерть?

Ранее ее неопровержимыми признаками считались последний вдох и последний удар сердца. Эксперименты же показали, что остановка сердца и дыхания не сопровождается молниеносным прекращением всех процессов жизнедеятельности организма. Это состояние, о котором можно сказать, что оно "уже не жизнь, но еще не смерть", получило название клинической смерти. Истинная же, биологическая смерть наступает при необратимом поражении клеток головного мозга. Исследования выявили, что сроки оживления разных органов различны.

Так, мы убедились, что сердце можно вновь заставить работать даже через много часов после смерти. Активность дыхательного центра восстанавливается через 30-40 минут, иногда через час.

Однако, когда мы говорим об оживлении, то имеем в виду, разумеется, не возобновление отдельных функций, а полноценное восстановление человека как личности. И тут ограничителем реанимационных мер становится кора головного мозга: ее клетки погибают в обычных условиях через четыре, максимум шесть минут после прекращения кровообращения. Поэтому в наших исследованиях на первом месте - борьба за удлинение жизни мозга. Минуту за минутой отвоевываем мы у смерти. Так, очень эффективным оказалось "очищение" крови оживляемого пациента, поскольку выяснилось, что в ней в состоянии клинической смерти быстро накапливаются токсические вещества. В распоряжении реаниматологов есть немало методов очищения крови, с помощью которых удается, к примеру, удлинить срок клинической смерти от кровопотери до 16 минут, от электротравмы- до 17 минут. Также доказано, что можно существенно продлить жизнь клеток мозга, применяя гипотермию охлаждение организма.

Жизнь за гранью жизни

Рассказывает доктор медицинских наук Н. Тимофеев

Погружение в гипобиоз

Что же такое гипобиоз?

Естественный гипобиоз - способность, которой обладают немногие теплокровные животные. Это так называемая "спячка", погружаясь в которую они снижают уровень обмена веществ до... двух-трех процентов от нормы!

Как зимоспящие решили эту задачу в ходе эволюции? Едва ли не до последнего времени это оставалось для ученых тайной. Но, похоже, нам удалось приблизиться к разгадке ключевых Механизмов этого явления. Овладение же им сулит медицине огромные возможности.

Снижение на длительное время обмена веществ (метаболизма) означает возможность во много раз снизить кислородные и энергетические запросы организма, уменьшить нагрузку на сердце, легкие, печень, почки и другие органы. Задерживается и развитие любого заболевания. Благодаря этому у медиков появляется необходимый резерв времени как для оказания первой помощи, так и для радикального вмешательства. Например, при тяжелых инфарктах миокарда причиной смерти является не столько повреждение самого сердца, сколько последующие осложнения и прежде всего нарушение кровотока, ведущее к развитию кислородного голодания органов и тканей.

Гипобиоз же может полностью устранить кислородное голодание, во много раз снизить функциональную нагрузку на больное сердце и другие органы.

Как показали наши исследования, при смертельных кровопотерях, необратимом глубоком шоке, несовместимом с жизнью кислородном голодании и т. д.

только гипобиоз может спасти жизнь организма. Поэтому я глубоко убежден, что в ближайшие годы он займет достойное место в медицине. Еще раз хочу подчеркнуть - использование гипобиоза как своего рода средства временной "консервации" жизни в экстремальных для человека ситуациях открывает огромные возможности. Ведь для погружения в него не нужна будет никакая аппаратура, никакие особые условия. Сделать уколы сможет средний медицинский персонал, а в его отсутствие искусственный гипобиоз можно будет получить при необходимости в порядке само- и взаимопомощи.

Как выключить дрожь!

Неужели медики не знали всего этого? Знали, и очень хорошо. Не знали главного - как получить состояние гипобиоза. Пытались добиться этого охлаждением пациента, обкладывая его льдом или помещая в холодную ванну. Однако такое охлаждение теппокровного организма вызывает сильную дрожь, судороги и резкое возрастание метаболизма. Поэтому для компенсации этих реакций врачи применяют наркоз и одновременно вещества, вызывающие временный паралич мускулатуры - источника дрожи. Но это в свою очередь ведет к прекращению дыхания и необходимости прибегать к механическим легким и т. д.

Новизна нашего подхода в том, что мы попытались достичь главного в гипобиозе сразу - получить гипометаболизм без охлаждения. Результаты превзошли самые смелые наши прогнозы. Когда уровень обмена веществ был понижен вдвое, температура тела животного без всякого охлаждения начала падать до комнатной температуры. И самое удивительное - при этом не возникало никаких терморегуляторных реакций (дрожи, судорог и т. п.), присущих теплокровному организму. Температура тела животного определялась только температурой окружающей среды, как это свойственно холоднокровным лягушкам, ящерицам и т. д.

Изучение зимоспящих животных показало, что первичный гипометаболизм (вдвое пониженный обмен веществ)

возникает у них еще до впадения в спячку. Одновременно они также утрачивают терморегуляцию и даже приобретают способность жить при температурах, близких к нулю градусов Цельсия, хотя в активный период жизни этими свойствами не обладают.

Как это ни странно, но до наших работ никто не знал, как именно возникает дрожь - один из основных компонентов, компенсирующих теплопотерю при охлаждении теплокровного организма. Правда, хорошо были известны его аппараты, воспринимающие холод, и даже центры головного мозга, регулирующие термогенные реакции.

Оказалось, что дрожь - результат не прямого сигнала от мозга к мышцам, как это предполагалось раньше. Она реализуется через симпатическую нервную систему, окончания которой пронизывают все органы и ткани и завершаются особыми пузырьками, содержащими биологически активные вещества катехоламины. При охлаждении организм реагирует выбросом катехоламинов, что в конечном итоге опосредованно вызывает мышечную дрожь. Но раз так, то нельзя ли на время предотвратить выброс катехоламинов, разорвать эту сложную цепочку и тем самым выключить дрожь?

Так мы и сделали. Одна-две инъекции подобранного нами вещества - и животное лишалось дрожи, приобретая свойства холоднокровного организма. Температура его тела уже определялась температурой среды.

Эксперименты показали, что если понижалась температура среды, то соответственно снижались и температура тела, и обмен веществ. Если же температура среды неизменна, то животные многие дни остаются в устойчивом состоянии гипобиоза с метаболизмом 20-30 процентов и в любой момент могут быть переведены на нормальный уровень жизнедеятельности.

Какое же "сверхвещество" удалось найти, чтобы "одна-две инъекции" решили эту проблему?

Таких веществ-десятки. Они хорошо известны медикам, но никому не приходило в голову применять их для получения гипобиоза. Когда же мы раскрыли механизм дрожи, то уже точно знали, какими средствами ее можно выключить. Задача состояла лишь в том, чтобы подобрать оптимальную дозу этих веществ. Действие их может быть различным. Одни могут нарушать синтез катехоламинов, другие - направлять его по ложному пути, третьи-блокировать выделение катехоламинов из симпатических депо (именно этот путь выбрали зимоспящие в ходе эволюции). Эксперименты показали, что возможно использовать многочисленные комбинации этих веществ для получения гипобиоза со строго заданными характеристиками и в любой заданный период времени:

быстро - в течение двух-трех минут или медленно-за 15-20 часов.

Они холодны, но они живы

Первичный гипометаболизм, когда обмен веществ снижается вдвое, стоит организму всех видов эмоциональных переживаний, стресс-реакций, мотивационного поведения. Исчезает тепловой комфорт, замедляются сердечная деятельность, дыхание, словом, все то, чем симпатическая нервная система тонизирует, разнообразит и украшает жизнь. Но когда мы говорим о цене гипобиоза применительно к выбору - жизнь или смерть, то, по-моему, она вполне сходная.

Без боли

Эта новость потрясла воображение:

артист "Союзгосцирка" Михаил Плиска перенес операцию без наркоза и не почувствовал никакой боли.

Возможно ли такое?

Вот как комментирует этот случай профессор, доктор медицинских наук Виктор Николаевич Цибуляк:

Боль необходима любому живому организму для сигнализации о неблагополучии. Организм, лишенный болевой чувствительности, обречен на гибель. Боль - сторожевой пес здоровья,- говорили древние греки. Но, просигналив об опасности, она становится ненужной, причиняя страдания.

Поэтому с древних времен люди мечтали научиться "отключаться" от боли по своему желанию... История сохранила примеры подобного рода.

...508 год до нашей эры. Храбрый римский юноша Муций, чтобы спасти родной город, проникает в стан этрусского царя Порсена, чтобы убить его.

Юношу схватили. На допросе в присутствии царя Муций положил руку на пылающий жертвенник и не снял ее до конца допроса, показав свое презрение к пыткам и смерти. Изумленный царь отпустил юношу на свободу и снял осаду Рима.

Или вспомним легендарного большевика С. Тер-Петросяна (Камо). В 1907 году германская полиция арестовала его. Предстоящий суд грозил выдачей царскому правительству. И Камо симулировал буйное помешательство и кожную анестезию - болевую нечувствительность. Его кололи булавками, жгли тело раскаленными прутьями, выщипывали волосы... Камо ни разу не вскрикнул, не подал виду, что испытывает невыносимую боль. Известные психиатры утверждали, что человек, обладающий нормальной чувствительностью, не в состоянии переносить такие мучения... И они признали здорового человека больным...

Что помогает людям выдерживать такое? Ведь нормальный человек должен погибнуть от болевого шока. Существовало много догадок, гипотез, но только недавно наука пролила свет на существо этого дела. Установлено, что в нашем организме существует антиболевая система. Специальные клетки вырабатывают вещества, подобные морфину. Только без вредных наркотических свойств, которыми обладают морфины, получаемые из опиумного мака. Обезболивающие вещества, вырабатываемые клетками, по аналогии назвали эндоморфинами, то есть внутренними морфинами. В ответ на болевое воздействие организм продуцирует эндоморфины. Благодаря этой системе обыкновенные, ничем не выделявшиеся люди переносят, казалось бы, невыносимые страдания, не погибая от болевого шока.

Несмотря на то, что у разных людей способность к продуцированию эндоморфинов разная, каждый человек может научиться управлять своей обезболивающей системой с помощью самовнушения - широко известной сегодня аутогенной тренировки. У Михаила Плиски, с одной стороны, видимо, высокий уровень эндоморфинов, а с другой-он научился с помощью самовнушения увеличивать в нужный момент их концентрацию и снимать психоэмоциональную окраску боли. Ведь не зря же он предъявил хирургам цирковую афишу, которая рекламирует его как "индийского йога".

Широко известен эксперимент, проведенный отделом психологии Всеиндийского института медицинских наук.

К рукам йогов прикасались раскаленной на огне стеклянной палочкой, затем они держали около часа свои руки в ледяной воде. И никаких изменений электроэнцефалограммы, характерных для указанных выше ощущений, у йогов не наблюдалось. Значит, они совсем не чувствовали боли. Не чувствовал боли и Михаил Плиска, изучивший две системы йоги - "Хатку" и "Раджу".

- Хочу подчеркнуть,- рассказывает Михаил Плиска,- что я не стремился рекламировать свои возможности, когда отказался от наркоза. Честно говоря, я давно ждал такого случая, чтобы проверить, действительно ли я научился управлять болевыми ощущениями. Я и номер ведь задумал для того, чтобы на личном примере доказать тысячам людей, что каждый сам, без лекарств может снять любой болевой синдром, а нередко и вылечиться от болезни. Я с детства увлекаюсь медициной, рос хилым и слабым, поэтому и решил серьезно заняться аутотренингом, системой йогов, чтобы полностью подчинить себе и волю и тело.

Большой палец вернули через год

В Армянском филиале Всесоюзного научного центра хирургии Академии медицинских наук СССР проведена микрохирургическая операция по пересадке пальца стопы на место ампутированного большого пальца кисти руки. Операция, проведенная молодым микрохирургом Артаваздом Саакяном, длилась 12 часов.

Рабочий Ленинаканской деревообрабатывающей фабрики Гнуни Арутюнян, потерявший на циркулярной пиле большой палец правой руки, не предполагал, что вновь обретет полную работоспособность. Ампутация большого пальца и поражение срединного нерва привели почти к абсолютной утрате двигательной функции кисти. Операция состоялась почти через год после несчастного случая, когда надежды на выздоровление у Арутюняна практически не было. Операция проводилась в два этапа. Вначале подготавливалась рука, затем отсекли второй палец стопы и сразу же пересадили на кисть.

Эффект послеоперационного периода поразительный: больной сразу же может двигать всеми пальцами.

Главное в осуществленном хирургическом вмешательстве то, что рука полностью выздоровеет. Что же касается эстетической стороны дела, то в дальнейшем предусмотрены косметические меры по улучшению внешнего вида кисти.

Зеркало здоровья

Как много мы встречаем в жизни глаз, Они глядят внимательно на нас.

Порой ласкают нас, порой бранят, Но все они о многом говорят.

Процитировав эти строки из популярной в прошлом песни, доктор медицинских наук Г. Семенова улыбнулась:

- Для нас здесь особенно привлекательна последняя строка. Исследования, которые уже десять лет ведутся во Львовском медицинском институте, подтвердили, что при помощи биомикроскопии глаза порой могут рассказать о здоровье больше, чем обычные лабораторные методы.

Глаз по изученности занимает, как ни странно, последнее место среди диагностических анализаторов,- продолжает Галина Саввична.- Это объяснимо - вес его семь граммов, да и площадь совсем невелика. Однако это несправедливо: радужная оболочка - как бы аванпост головного мозга, своего рода экран, фиксирующий изменения в работе органов. И каждый из них информационно и энергетически связан со строго определенным сектором радужки.

О чем же могут рассказать глаза?

Принято считать, что чем чище и плотнее радужная оболочка, тем здоровее и крепче организм. Довольно распространенный рисунок на ней - так называемые солнечные лучи, расходящиеся от зрачка. Они свидетельствуют о токсических явлениях в желудочнокишечном тракте. При нарушении обмена веществ и перегрузке организма токсическими продуктами в определенной зоне радужки появляются изменения, именуемые лимфатическим розарием. Такие люди очень чувствительны к простудным заболеваниям, хотя и считаются практически здоровыми. Некоторые специалисты полагают, что при употреблении большого количества поваренной соли, питьевой соды и некоторых лекарств в оболочке может появиться "кольцо натрия". Оно сигнализирует о затвердении артерий и вен задолго до того, как обнаружатся клинические симптомы изменения сосудов. Разумеется, иридодиагностика распознавание болезни по радужке глаз - может проводиться лишь опытным врачом с помощью специальных оптических приборов.

"Помнят" ли глаза о пережитом?

Обычно отметку в радужке оставляют заболевания, сопровождаемые сильными болевыми синдромами, реже - процессы безболезненные, например, эндемический зоб или врожденные пороки сердца. Хирургические вмешательства, по исследованиям, оставляют пигментные изменения в 95 случаях из ста. Вот конкретный пример: студентка обратилась к нам по поводу прогрессирующей близорукости.

Радужка информировала: был бронходенит. К обычным методам лечения врач посоветовал поменьше бывать на солнце. Пациентка выслушала и... отправилась на юг. А через три недели опять оказалась в больнице. В секторе, сигнализирующем о заболевании дыхательной системы, были изменения. Значит, лечить в первую очередь надо было не зрение...

При детальном исследовании некоторых секторов в радужке можно в какой-то степени судить о реактивности организма, о его патологическом состоянии. Словом, иридодиагностика пока еще малоизученный, но многообещающий метод.

Шестая гипотеза

Борьба за прогресс во всех областях знания, достигшая особого напряжения в двадцатом веке, все более становится борьбой за преодоление последствий достигнутого. Из сфер абстрактных и философских волнений человеческие все чаще обращаются к "живым" проблемам земного существования, неотложность которых - очевидна. Как спасти снежного барса или убежать от инфаркта? Чем заменить нефть? Можно ли избежать транспортной пробки или укрепить конфликтующую семью?..

В общем, есть множество вопросов, отвечая на которые мы садимся за письменный стол, раскрываем статьи, справочники и... надеваем очки!

Очки. Это, увы, почти обязательное устройство для познания деталей стало за последние сорок лет признаком нашей интеллигентности, деловых качеств и даже символом вселенской горячки, родилась целая индустрия, охватившая широкий круг областей от физики до дизайна, чтобы сделать наше растерянное лицо престижно-фундаментальным.

Как же случилось, что некогда зоркий хозяин мира ныне ломает голову, как разглядеть этот мир, не поднося его к самому носу? Почему 70 процентов студентов в Японии, 30 процентов - в ФРГ и Китае, 20 процентов - в США и 15 процентов - в нашей стране близоруки?

Для истории медицины "близковидение" - миопия - не новость. С древнейших времен человек делал многое, чтобы свести в фокус расплывающееся бытие. От полированной льдинки до полимерных контактных линз простирается путь борьбы с феноменом, который, как ни странно, многие современные офтальмологи даже не считают болезнью. По мнению, господствующему среди врачей США и ФРГ, миопия - такой же естественный признак человеческой индивидуальности, как цвет волос или рост.

Более того, миопию считают даже полезной для тех, кто по роду работы должен постоянно разглядывать мелочи. Например, ювелиры - огранщики драгоценных камней.

Такой подход сводил проблему кропотливых исследований к процедуре выписывания очков, а тем временем с ростом промышленности, развитием науки и распространением образования число потенциальных "ювелиров"

неудержимо росло. Развивающаяся близорукость зачастую вела к инвалидности, а значительный процент молодежи "с порога" был ограничен в выборе будущего.

Советские медики первыми начали наступление на близорукость практически по всем направлениям. Работы Филатова и Краснова, исследования Беляева, сенсационные операции Федорова возвратили зрение сотням людей на той стадии, которую офтальмологическая классика признает безнадежной. Результаты исследований, реализованные в лечебных и оперативных методиках, получили мировое признание, а многие тысячи больных в разных странах надежду на исцеление.

И все же удачи в отдельных областях научной и практической медицины, несмотря на их впечатляющую убедительность, решали задачи локальные, не связанные единой концепцией. Таким образом, эффективные методические разработки в большей степени выполняли функции "скорой помощи", чем предупредительные и, следовательно, вступали в борьбу с близорукостью в самом ее разгаре или же по завершении процесса, не касаясь первопричин. Однако что же все-таки "запускает" сложную механику миопии? Как задержать ее разрушительный ход в самом начале? Каким образом уберечь от нее детей?

Эти вопросы стали программными для заслуженного деятеля науки РСФСР, действительного члена Международной академии офтальмологии, профессора Эдуарда Сергеевича Аветисова.

Многие годы Аветисов и его сотрудники подбирали ключи к проблеме.

Казалось, усилия тщетны. Слишком много ходов открывалось в запутанном лабиринте целей, методик, успехов и неудач. Что когда-то считалось вполне убедительным, сегодня, в результате новых экспериментов, виделось частным и отнюдь не типичным. Очередная гипотеза, решительно претендовавшая на всеобщность, замыкалась в узких рамках ограничений.

Миопия и биохимические процессы, миопия и наружные мышцы глаза, миопия и ослабленная склера, зрительная нагрузка, наследственность... В конечном счете пять важных гипотез, определивших в значительной степени направления научных исследований в офтальмологии, разошлись десятками сложных исследовательских задач. Результатов было так много, что конец и начало проблемы происхождения миопии терялись в клубке проверенных аргументов и сомнительных методик, в опыте практиков и полуэмпирических попытках докопаться до истины. Новые циклы исследований рождали новые "ветви" поисков. Равные среди прочих.

Исследуя различные аспекты болезни, проводя тысячи операций и наблюдений, Аветисов все более убеждался в необходимости комплексного подхода к самой постановке проблемы, понимая, что и сам он, и его коллеги лечили и лечат... следствия каких-то общих причин, скрытых связей факторов, изучение которых в отдельности, как угодно тонко проведенное, не только не раскроет секрета, но почти обязательно уведет в дебри побочных задач.

Метод - всегда ограничен. Перспективны подход, направление, путь. Здесь гарантия научного плодородия.

Поискам такого Подхода профессор Аветисов посвятил двадцать лет.

Операции и наблюдения, обследования и биохимические эксперименты, разработка новых приборов и методов, авторские свидетельства, монографии и статьи обобщили нелегкий опыт учителя и учеников. Дали Возможность "очертить круг", свести цепочку развития болезни к трем основным звеньям:

зрительная работа на близком расстоянии, наследственная обусловленность, ослабленная склера - внутриглазное давление.

Первые два звена могут быть связаны в начале развития болезни. Третье обычно-финал. Интуиция врача и ученого подсказала: в звене первом - ядро всей проблемы, раскрыть которое можно, поскольку механизм зрения известен.

Глаз, одна из самых динамичных и сложных систем человеческого организма, функционирует - особенно в пору развития ребенка! - далеко не всегда оптимально. Перегрузка его неокрепших мышц и особенно той, которая управляет хрусталиком (так называемой цилиарной мышцы), приводит к сбоям. Мышца теряет подвижность, а хрусталик - способность к быстрой смене фокусировки. Компенсируя этот недостаток рефракции (способности хрусталика эффективно преломлять световой луч), организм реагирует на перегрузку удлинением глазного яблока - склеры, достигая тем самым сохранения четкости изображения на сетчатке. При росте нагрузки цикл повторяется, приводя к стойкому нарушению всей оптической сферы.

Экспериментально обосновав свою гипотезу причин зарождения близорукости у детей, Аветисов и его коллеги нашли вскоре и способы реализации лечебно-профилактических мероприятий. Первый из них - тщательное обследование всех детей в кабинетах охраны зрения. Второй, если склонность к миопии замечена,- зарядка для глаз, тренировка ослабленной мышцы хрусталика с помощью линз.

Третий - рациональный режим глазной нагрузки в школе и дома.

Обследование сотен тысяч детей, проведенное во всех регионах страны коллегами и последователями ученого, позволило выявить тех, чье зрение нуждается в особом внимании. Организованные для них регулярные тренировки "по Аветисову" дали возможность снизить темп развития болезни в три с половиной раза, сократив частоту ее возникновения у детей "с повышенным риском" в десять-пятнадцать раз.

Наступление на "зеленую воду"

Диплом на научное открытие вручен члену-корреспонденту Академии медицинских наук СССР Аркадию Павловичу Нестерову. Рассмотрев человеческий глаз с позиций,казалось бы, далекой от медицины науки - гидромеханики, заведующий кафедрой глазных болезней 2-го Московского медицинского института профессор Нестеров обнаружил неизвестное ранее явление:

функциональную обратимую блокаду склерального синуса (так называют канал, окружающий глаз). Объяснение механизма возникновения глаукомы позволило по-новому подойти к диагностике и лечению крайне опасной для человеческого зрения болезни.

Глаукома - одна из главных причин слепоты и слабовидения распространена во всем мире. Ею болеет примерно один процент населения Земли.

Глаукома выбирает своими жертвами людей всех рас и национальностей, не отдает предпочтения ни жарким, ни холодным краям. Повсюду глазные врачи ищут действенные средства борьбы с этим тяжким недугом.

Врачам давно известно: та болезнь, которую их коллеги в древности называли "зеленая вода" (так переводится с греческого "глаукома"), хотя никакой зеленой воды в пораженном глазу нет, на самом деле представляет собой целую группу заболеваний, возникающих по разным причинам: Общий их признак - вследствие повышения давления внутри глаза нарушается деятельность зрительного нерва, и он постепенно отмирает.

На протяжении многих веков по крупицам собирали знания об устройстве и действии сложнейшей системы живого организма - глаза. Но и сейчас тайны "зеницы ока" раскрыты далеко не до конца. Вот и причины возникновения глаукомы до последнего времени оставались неразгаданными.

Рассматривая глаза умерших людей, страдавших при жизни глаукомой в начальной ее стадии, ученые, к своему удивлению, не обнаружили в них каких-то специфических признаков болезни, ткани чаще всего не нарушены, все "детали" оптического аппарата на месте. Стало быть, не в особенностях строения, а в функциях глаза, в его деятельности таится секрет возникновения болезни.

В нем постоянно циркулирует жидкость, образующаяся тут же в глазу.

Она омывает его внутренние камеры и отводится в кровеносные сосуды с помощью своего рода дренажной системы, фильтра канала, окружающего глаз, и нескольких десятков тонких сосудиков.

Ухудшается отток жидкости - и глаз переполняется ею, внутриглазное давление увеличивается. Вот тут-то при определенных анатомических особенностях глаза, обусловливающих предрасположение к глаукоме, и может возникнуть эта коварная болезнь. Но больной может долго не знать о ней, не сразу замечает, как снижаются острота и поле его зрения.

Что же является виной ухудшения оттока глазной жидкости? Может быть, забивается фильтр, его многослойная пористая ткань? Ведь многие ткани в организме с возрастом становятся менее упругими, уплотняются, грубеют.

А глаукома как раз и проявляется чаще всего с возрастом, после сорока.

Были и другие гипотезы - "обвиняли", в частности, тонкие сосудики, выводящие жидкость из канала. Но ни одно из предположений не объясняло удовлетворительно, почему все-таки выходит из строя дренажная система так хитроумно устроенная природой, снабженная разного рода "предохранителями", компенсаторными и даже дублирующими устройствами.

При всей своей сложности глаз "работает" по общим законам физики.

Его можно рассматривать как гидродинамическую систему, и офтальмолог А. Нестеров обратился к гидромеханике. Ее законы, примененные к живому "гидродинамическому сооружению", подсказали - виной всему перепад давлений в глазном яблоке и отводном канале, неизбежно возникающий, когда становятся менее эластичными ткани фильтра. Внутренняя стенка глазного яблока вследствие разности давлений выпячивается и сдавливает, блокирует просвет в обводном канале. Просвет в здоровом глазу составляет всегонавсего 20-30 микрометров, что равно примерно диаметру человеческого волоса. И вот этот-то крохотный просвет постепенно уменьшается, все с большим трудом пропуская жидкость. Возникает порочный круг: чем выше давление внутри глаза, тем сильнее сдавливается канал и ухудшается отток жидкости, а из-за этого давление еще больше повышается и глазное яблоко все сильнее давит на канал.

Открытие помогло объяснить, в частности, механизм действия некоторых лекарств, прописываемых обычно больным глаукомой. Стало ясно, медикаменты "натягивают" ткань фильтра и временно улучшают отток влаги.

Для радикального излечения надо срочно "отремонтировать" фильтр, вернуть ему первоначальную гибкость и проницаемость, дать глазной жидкости возможность циркулировать нормально, не переполняя полости внутри глаза. Задача эта непростая, ведь речь идет о тончайших тканях, о мелких, едва различимых структурах живого глаза. И здесь выручил лазер. Его луч через радужную оболочку, не рассекая тканей глаза, падает на потерявшую упругость, дряблую поверхность фильтра, прижигая ее в строго заданных местах. И ткань сжимается, натягивается, поры ее расширяются. Операция длится всего несколько минут.

За последние несколько лет разработаны и показали хорошие результаты в клинической практике десять методик лазерных операций для различных форм и стадий глаукомы, в том числе и для крайне редко встречающейся злокачественной формы, прежде считавшейся неизлечимой.

Жизнь на кончике иглы

Второе рождение переживает сегодня древний метод восточной медицины иглоукалывание, иначе акупунктура. Его возможности активно изучаются во всем мире. Рассказывает руководитель отделения электроакупунктуры Центрального научно-исследовательского института курортологии и физиотерапии доктор медицинских наук П. Гапонюк.

История уходит корнями в седую древность

Классический канон китайской народной медицины "Хуанди нэйцзин", датируемый V-111 веком до нашей эры,- самый древний источник по иглоукалыванию, сохранивший значение до наших дней.

Терпение и созерцательность, свойственные жителям Востока, позволили им накопить бесценные наблюдения, касающиеся связей между внутренними органами человека и соответствующими нервными рецепторами на поверхности кожи.

Всего на теле человека насчитывается около 700 точек акупунктуры, из них 649 описаны еще в древнем каноне.

Восточные врачеватели вводили в эти точки иглы из благородных металлов или же прижигали их. Толковали эффект лечения они, конечно, своеобразно: игла открывает наружу выход для болезни, а прижигание закрывает, чтобы болезнь не смогла вернуться.

Иглотерапия в свете науки XX века

Современная медицина уже способна с научных позиций объяснить сущность древнего метода. При всей своей экзотичности акупунктура - родная сестра привычных и широко известных методов физиотерапии. Все они имеют рефлекторную природу.

Игла, введенная в определенную точку, попадает в нерв либо в его оболочку, вызывая раздражение. Реакцией на него становится серия импульсов, которые пробегают по нерву до его окончания, как раз находящегося в том органе, за который "ответственна"

раздражаемая точка или зона. Такие импульсы не что иное, как сигнал, запускающий механизмы биохимических реакций, которые приводят в итоге к восстановлению поврежденного участка.

Сегодня рефлекторная терапия - это название более соответствует сути метода - использует для раздражения точек самые разнообразные физические факторы: тепло, свет, УВЧ, электрический ток, электромагнитное поле, вакуум, лазер и другие.

Так происходит взаимообогащение западной и восточной медицины. Первая располагает широким арсеналом физических факторов и средств, вторая же знает, как использовать их прицельно, с максимальным эффектом.

Что лечат иглы

Теоретически все недуги, вызванные нарушениями функций организма, хорошо поддаются действию рефлекторной терапии. Там же, где существуют органические, необратимые поражения, где прегражден путь нервному импульсу или ткани мертвы, на успех рассчитывать трудно. Здесь эти методы могут быть лишь слагаемыми комплексного лечения наряду с медикаментами и другими лечебными средствами.

В нашем отделении, например, успешно применяются методики лечения бронхиальной астмы, гипертонической болезни, остеохондрозов, всевозможных невритов и невралгий, вегетососудистой дистонии, заболеваний опорнодвигательного аппарата. Каждая из них - результат глубокого анализа рекомендаций восточной медицины и их синтеза с достижениями мировой медицинской науки.

Игла для посвященных

Древние врачеватели Востока создали целую ритуальную систему использования игл, основная цель которой - сохранить метод в руках небольшого числа посвященных. Это и составляло психотерапевтическую основу метода, существенно влияющую на успех лечения, и вместе с тем диктовалось элементарными соображениями бизнеса.

В восточных книгах много аллегорий, иносказаний, архаизмов, затемняющих смысл описываемых приемов, делающих их труднодоступными для воспроизведения. Нам приходится вычленять все рациональное в акупунктуре, отбрасывать нано-ное.

В этих исследованиях нам помогает современная техника, в частности компьютеры. Только им под силу сгруппировать и сопоставить данные, которые несет нам каждая точка, каждое сочетание нескольких точек. Таких вариантов миллионы для каждого вида заболеваний. Так мы ведем детальное изучение "личного вклада" каждой точки в лечебное воздействие на организм. Причем делается это прямо в тот момент, когда пациент лежит "под иглами". Накапливая информацию, с помощью ЭВМ мы стремимся создать своеобразный акупунктурный портрет человека. Специалисты, например, уже изучили все 36 точек, применяющихся для лечения гипертонической болезни, и теперь знаем, что дает воздействие на каждую из них.

Профессия: иглотерапевт

Поскольку методы рефлекторной терапии привлекают все более серьезное внимание, растет и число врачей, овладевающих ими. Чаще всего это невропатологи, физиотерапевты и просто терапевты, прошедшие специальные курсы при институтах усовершенствования врачей. В Институте рефлексотерапии, в научно-исследовательских учреждениях, где есть лаборатории и отделения этого профиля, также проходят подготовку десятки врачей-ординаторов, аспирантов, желающих освоить иглоукалывание. Сейчас в нашей стране сеть лечебных кабинетов иглотерапии достаточно обширна и продолжает расти. Почти в каждом санатории, клинике, больнице в большем или меньшем масштабе проводится лечение средствами рефлекторной терапии. Поверило в метод и население. Об этом свидетельствует его популярность, и в частности возрастающее число желающих лечиться у нас.

Неслышный шум

Известно, что многие заболевания сопровождаются изменением температуры пораженных участков тела.

Например, злокачественные новообразования в желудке имеют температуру на 0,5-0,8 градуса выше окружающих тканей, а при таких заболеваниях печени, как гепатит или холецистит, ее температура повышается на 0,8-2 градуса.

Известно также, что кровоизлияния понижают температуру головного мозга, а опухоли, наоборот, повышают.

Различные способы дистанционных измерений температуры тела применяются в лечебной практике уже давно.

Однако они имеют существенные недостатки. Так, тепловидение, основанное на измерении теплового, инфракрасного излучения тела, дает истинную температуру только самого верхнего слоя кожи толщиной в доли миллиметра. Больше возможностей предоставляет радиоизлучение живого организма: измеряя его, можно определить температуру многих внутренних органов. Но точность локализации очагов болезни оказывается при этом весьма низкой.

Сотрудники Института радиотехники и электроники АН СССР предложили использовать для измерения глубинной температуры тела издаваемый им акустический шум. Причина возникновения этого шума та же, что и у радиоизлучения биологических тканей - хаотические тепловые колебания составляющих их атомов и молекул. Чем выше температура какого-либо органа, тем громче он "звучит". Вот почему новый метод и был назван акустической термографией. К счастью, хор мириад невидимых частиц совершенно неслышим человеческим ухом. И не только потому, что чрезвычайно слаб, но и потому, что его частота слишком велика.

Однако специальные акустические датчики успешно его регистрируют.

Основное достоинство предложенного способа - высокая точность. С его помощью врачи смогут значительно точнее определять местоположение и очертания глубоко расположенных опухолей и очагов воспаления, а следовательно, быстрее и правильнее устанавливать диагноз. К тому же аппаратура для акустической термографии намного проще сверхвысокочастотной техники, применяемой для радиозондирования. Это качество особенно важно, если иметь в виду скорейшее внедрение новой методики в медицинскую практику.

Выбрать лечение поможет радиотелескоп

Широко применяется в медицине физиотерапия - воздействие на организм самых разных лечебных физических факторов. Это могут быть ультразвук, грязевые аппликации, электрические токи, электромагнитные колебания разной частоты и т. д. Каждая процедура действует по-своему, но почти у всех есть и общий эффект - прогревание тканей при поглощении того или иного вида энергии. А при некоторых заболеваниях, например, при хронических воспалительных процессах" именно тепло оказывается важным лечебным фактором.

Обычно для оценки теплового эффекта физиотерапевтической процедуры измеряют температуру кожи, но врачам важнее знать, как прогреваются ткани, то есть их температуру на глубине.

В Горьковском научно-исследовательском радиофизическом институте под руководством члена-корреспондента АН СССР В. Троицкого разработан специальный радиотермометр - маленький радиотелескоп. Антенна диаметром 4 сантиметра накладывается на кожу пациента и выбирает из всего теплового излучения тканей часть, принадлежащую радиочастотному диапазону. Это позволяет безболезненно измерить температуру в слое глубиной 3-10 сантиметров с точностью до десятых долей градуса.

Сотрудники Горьковского медицинского института имени С. М. Кирова проверили с помощью радиотермометра разные физиотерапевтические методы лечение ультразвуком, накладыванием грязей, электромагнитными волнами, диадинамическими токами и т. д. Глубинная температура измерялась до, во время и после процедуры.

Интерес у врачей вызвали электромагнитные волны дециметрового диапазона ДМВ: оказалось, что они способны проникать в ткани даже на 7-10 сантиметров. Ну а главноеэксперименты показали, что радиотермометрический метод можно с успехом использовать для оценки теплового эффекта ряда физиотерапевтических процедур и выбора нужной дозировки.

Три ритма

В последние годы мы стали свидетелями повышенного внимания к околомесячным периодическим колебаниям жизненных функций организма. Эти совершенно реальные биологические процессы породили вокруг себя не только научные дискуссии, но, к сожалению, и фантастические вымыслы, и вредные спекуляции, и нездоровый ажиотаж. Речь идет о гипотезе так называемых трех ритмов. Член комиссии по проблеме "Хронобиология и хрономедицина" АМН СССР, старший научный сотрудник Института медико-биологических проблем Министерства здравоохранения СССР В. Макаров рассказывает о научной проверке этой гипотезы.

Напомним вкратце суть гипотезы.

Момент рождения (или, в другом варианте, зачатия) человека становится пусковым сигналом для трех исключительно стабильных колебательных процессов с периодичностью 23, 28 и 33 суток, которые якобы определяют уровень физической, эмоциональной и интеллектуальной активности этого человека на протяжении всей его жизни.

Утверждается также, что графическим изображением таких многодневных колебаний являются синусоиды. По мере перехода их от положительных к отрицательным значениям (из верхней фазы в нижнюю) и обратно они проходят через нейтральные "нулевые" точки. В день, когда происходит такое переключение фаз, организм как бы переходит на иной режим функционирования, что сопровождается снижением физической работоспособности, эмоциональной устойчивости, умственной продуктивности. В такой "критический"

день более вероятны ухудшения самочувствия, заболевания, несчастные случаи и т. п. А если одновременно две или три синусоиды пересекаются в одной точке, то такие "двойные" или "тройные" критические дни очень опасны.

Пожалуй, в последние годы не найти публикации по вопросам биоритмологии, чтобы в ней не рассматривалась гипотеза трех ритмов (обычно ее называют теорией, хотя строгих доказательств ее истинности нет). Сообщают о практическом ее использовании, чаще всего с отчетливыми и обнадеживающими поначалу результатами.

Иногда приводят отдельные яркие случаи совпадений аварий, заболеваний, скоропостижных смертей и т. п. с расчетными критическими днями; профессиональные, спортивные и прочие жизненные успехи связывают - также на отдельных конкретных примерах - с положительными фазами трех биоритмов. Правда, наряду с этим указывают и на недостаточную изученность данного вопроса, что не позволяет однозначно отвергнуть или же подтвердить наличие "чудодейственных" ритмов.

Но сейчас уже можно говорить о том, что проблема изучена достаточно, чтобы сделать вполне определенный вывод - этих трех ритмов не существует. В общем-то вывод этот напрашивается при первом же знакомстве с гипотезой. Дело в том, что трем ритмам приписывают полную независимость от внешних факторов и внутреннего состояния организма, в том числе и процесса старения. Выходит, что биоритмы работают с точностью обычных часов механического (или электронного) прибора. Но ведь речь идет о физиологических процессах, которые назвали биологическими часами лишь по ассоциации с общеизвестным прибором, для популярности. На деле же любой известный науке биоритм всегда индивидуален, чутко реагирует на изменения внешней и внутренней среды, причем характер этого реагирования меняется с возрастом. Поэтому периодичность биоритмов никогда не удается выразить в форме идеальной синусоиды.

Далее. Можно, конечно, допустить, что акт рождения или зачатия играет роль внешнего толчка, необходимого для запуска биоритмов, но такое допущение ничего не объясняет, не раскрывает внутренних причин, в силу которых три биоритма поддерживаются на протяжении всей жизни организма.

Все эти несоответствия, повторим, бросаются в глаза специалистам-биоритмологам при первом же знакомстве с гипотезой. Но в науке первое впечатление подлежит обязательной и тщательной проверке. Была подвергнута такой проверке и гипотеза трех ритмов.

А поскольку она распространилась во многих странах, то и проверяли ее в США, ФРГ, Японии, Англии, Франции, Болгарии, в нашей стране и других. Результаты этих исследований опубликованы в разное время и в разных изданиях, и когда суммируешь их, то видишь, что проанализированы многие тысячи случаев производственного травматизма, транспортных аварий, крушений, течения болезней и внезапных смертей, установления спортивных рекордов, сдачи экзаменов, защит дипломов и диссертаций и т. п. И вся эта внушительная статистика свидетельствует, что исследованные случаи не связаны с днем рождения, не соответствуют ходу трех ритмов, не совпадают с критическими днями - словом, не подтверждают существование "чудодейственных" ритмов.

И ученые не замедлили высказать свое отношение к ним. Например, ведущие зарубежные биоритмологи Ф. Хальберг, А. Рейнберг, М. Смоленски и другие в журнале "Юнайтед стейтс ньюс энд уорлд рипорт" подчеркнули, что их область исследований не имеет ничего общего с лавиной хлынувших на рынок графиков и книг, предназначенных для вычисления ритмов организма человека на основе даты его рождения. Они особо отметили, что подлинные биологические ритмы постоянно приспосабливаются к новым условиям и не остаются неизменными со дня рождения.

Тем не менее гипотеза трех ритмов не потеряла популярности, а основанные на ней рекомендации, как это ни странно, зачастую давали положительный эффект. Особенно это заметно было на транспорте. Сначала в Японии фирма "Оми Рэйлвей компани" стала предупреждать водителей о необходимости быть особенно внимательными в критические дни. Позже болгарское автотранспортное объединение "Международные перевозки" начало выдавать водителям перед рейсом карточки с графиком трех ритмов, рассчитанных на ЭВМ, с указанием критических дней. Их примеру последовали и в нашей стране - на некоторых автопредприятиях Киева, Тбилиси, Душанбе, Караганды, Тулы... Во всех этих случаях заметно сократилось число аварий, дорожно-транспортных происшествий.

В Москве подобные графики были введены во всех автобусных, троллейбусных парках и трамвайных депо. И тоже - с определенным успехом.

Увлечение тремя ритмами перекинулось на промышленность. Так, на Московском заводе электровакуумных приборов на шести участках штамповочного производства было введено регулярное оповещение 200 человек о критических днях и фазах трех ритмов.

Распределение рабочей нагрузки стало осуществляться с учетом этих данных.

В результате за два года количество травм сократилось на 90 процентов.

Производительность труда на всех участках, где проводился эксперимент, возрастала несколько быстрее, чем на остальных.

Число подобных примеров можно без труда увеличить, но как объяснить, что несуществующие биоритмы дают ощутимый положительный эффект?

Причин тому может быть несколько, и лежат они скорее в области психологии, нежели физиологии.

Первая и наиболее важная причина состоит в том, что, получая предупреждение о возможной опасности, человек становится более внимательным, собранным. Поэтому, естественно, вероятность неприятных происшествий снижается. Но происходит это независимо от критических дней. Ведь есть же у нас, например, водители, которые десятилетиями ездят без аварий, даже не подозревая о существовании трех ритмов?!

Кроме того, предупреждение о возможной опасности нарушает монотонность многодневного труда, вносит разнообразие в ход привычной работы и тем обостряет интерес к ней, стремление сделать ее хорошо.

Сам по себе факт установления такого контроля за состоянием работников прямо или косвенно повышает их представления о собственной профессиональной и личностной значимости, служит своеобразной психологической поддержкой, повышающей настроение и работоспособность людей. Тем более что, как правило, введение графиков трех ритмов происходило в ряду Других, значительно более серьезных мер по оптимизации условий труда и быта.

В этом проявлялась забота о здоровье и благополучии трудящегося человека.

Такая забота, если она неформальна, обычно вызывает ответное желание работать лучше, и это приносит хорошие производственные результаты.

Однако записывать их на счет модной гипотезы трех ритмов в этих случаях неоправданно.

И наконец, не исключены случайные совпадения, когда, например, критический день приходится на понедельник. Недельный ритм производительности труда на промышленных предприятиях - явление хорошо известное, и спад работоспособности в понедельник ("день тяжелый") объясняется необходимостью врабатывания после воскресного отдыха. Такой же спад может быть и в пятницу - накануне отдыха, когда человек мыслями уже на даче или на рыбалке. В этих случаях предсказания гипотезы трех ритмов оправдываются, но заслуги ее в этом нет. Подобные совпадения тем более вероятны, что у реальных многодневных ритмов спад продолжается не один, а несколько дней. Если же учитывать и отрицательные фазы каждого из трех ритмов, составляющие ровно половину периода, то возможность совпадений значительно расширится.

Таким образом, гипотеза трех ритмов серьезной проверки не выдерживает, научной основы у нее нет. Все это больше похоже на гадание или карточную игру-то ли выпадет, то ли нет...

Между тем многодневные, в том числе и околомесячные, ритмы реально существуют, и современная биоритмология накопила немало данных об этих колебаниях жизненных функций человека.

Околомесячные ритмы, как и все биоритмы организма, подчиняются фундаментальным биологическим закономерностям. Взаимодействуя с хорошо изученными циркадианными (околосуточными) ритмами, они помогают организму приспосабливаться к непрерывно меняющейся среде обитания.

Правда, периодичность их колебаний, как и циркадианных, довольно непостоянна, в обычных условиях их фаза блуждает в широких пределах, и поэтому невозможно предсказать дату очередного спада с точностью до дня. Однако в обычных условиях физические и психические перегрузки невелики и нечасты, и организм вполне успевает восстановиться после них в рамках обычного суточного чередования труда и отдыха. Когда же перегрузки становятся длительными, они отнимают часть времени, отведенного на отдых, тогда "амортизаторы" суточных колебаний не выдерживают, и тяжесть нагрузки принимают на себя околомесячные ритмы, отчего их период стабилизируется, спады становятся более глубокими, а даты этих спадов - более предсказуемыми. Особенно наглядно это своеобразие биологических ритмов проявилось в космонавтике.

Стимулирующее влияние на развитие теоретической и экспериментальной биоритмологии в СССР оказала потребность в организации труда и отдыха космонавтов. Начиналось это с изучения циркадианных (околосуточных)

ритмов, в основе которых лежит вращение Земли вокруг своей оси (чередование дня и ночи, сна и бодрствования и т. д.), к ним так или иначе приспособлены все организмы, живущие на поверхности нашей планеты. В орбитальных же полетах смена дня и ночи происходит на каждом витке, привычный ритм нарушается, и у космонавтов может развиться десинхроноз рассогласование биологических ритмов, ведущее к значительному ухудшению самочувствия, резкому снижению работоспособности. Поэтому режим труда и отдыха советских космонавтов в многодневных полетах построили по земным суточным меркам. За номинальный был принят 24-часовой график с привязкой периодов сна к ночным часам московского времени.

Теперь, на следующем этапе, больше внимания уделяется изучению околомесячных ритмов, и это открывает возможности оптимизации режима труда и отдыха в многодневных экспедициях.

В длительных полетах у космонавтов наблюдались многодневные колебания уровня работоспособности. Волнообразный, циклический характер накопления усталости отмечали многие участники орбитальных экспедиций. Так, на 105-е сутки пребывания на орбите А. Березового и В. Лебедева заместитель руководителя полета В. Благов обратился к ним в одном из сеансов связи с вопросом: "Скажите честно, устали немного?" Командир экипажа ненадолго задумался и ответил: "Понимаете, циклами все это идет... Возникает чувство, что да, вот есть усталость. Но потом вроде как новые силы появляются. Так и идет волнами".

Что порождает эти "волны"? Всевозможные факторы полета? Или эндогенные (внутренние) многодневные ритмы? Однозначно ответить на этот вопрос пока трудно. Однако несомненно, что многодневные ритмы вносят большой вклад в формирование текущего состояния человека. Несомненно также, что от фазы многодневного ритма зависит ритмическая структура каждых конкретных суток. В зависимости от подъема или спада околомесячной волны человек, оставаясь в пределах своего биоритмологического типа, становится более или менее выраженной "совой" (если ему присущ вечерний тип активности), более или менее выраженным "жаворонком" (если его тип активности утренний).

В каждом длительном полете космонавты всех экипажей в какие-то периоды ложились спать на 1-1,5 часа позже, чем было им рекомендовано.

Как правило, задержки эти были связаны с повышенной рабочей активностью космонавтов, с выполнением дополнительных работ, с повышенными психофизиологическими нагрузками в рамках одних или нескольких суток.

Такие многодневные периоды чередовались с другими, когда напряжение спадало и экипажи отдыхали в отведенное для этого время (23.00-8.00).

Аналогичная картина наблюдалась и на земле, при тщательном многомесячном контроле за циклом снабодрствования людей в обычных условиях.

Как показал анализ материалов, эта "подстройка" циркадианных колебаний происходит в рамках околомесячного ритма, период которого нестабилен и во многом определяется внешними условиями: трудовой нагрузкой, эмоциональной настроенностью на ее завершение и т. п. Как говорится, коней на переправе не меняют. Поэтому много значит рефлекс цели, который удерживает нас от резких перемен суточного распорядка вплоть до получения большого целостного результата - заставляет идти "на одном дыхании", например, до сдачи сессии, защиты диссертации, выполнения месячного плана, написания книги.

Зато, когда результат достигнут, можно подчиниться назревшему многодневному спаду, отдаться воле биологических волн, увеличив продолжительность ночного сна, а то и досыпая в дневные часы. Несколько суток подряд с увеличенной фазой отдыха позволяют хорошо восстановить функциональные резервы организма и тем самым создать предпосылки грядущего подъема жизненных сил.

Нечто подобное происходит и в длительных орбитальных полетах, причем каждый из них приносит биоритмологам новые данные, необходимые для разработки оптимальных режимов труда и отдыха экипажей на долговременных орбитальных станциях. Не явился исключением и 237-суточный пилотируемый полет на орбитальном комплексе "Салют-7" - "Союз Т". В частности, весьма ценные наблюдения врача-космонавта О. Атькова подтвердили наши представления о волнообразности многодневной динамики уровня работоспособности космонавтов и о взаимообусловленности характеристик околосуточных и околомесячных колебаний состояния человека.

Как же объяснить взаимосвязь ритмов циркадианных и многодневных?

Биологические ритмы различных периодов не существуют изолированно, а образуют единую колебательную систему. И эта система выступает как многоступенчатый демпфирующий (гасящий чрезмерные колебания) механизм, который сглаживает последствия больших трудовых напряжений.

В необычных (экстремальных, стрессовых) условиях, когда психические и физические нагрузки на организм увеличиваются и амплитуда биоритмов возрастает, этот демпфирующий механизм работает более напряженно сопротивляется "раскачке", стремится вернуть колебания к норме. Этим, очевидно, можно объяснить волнообразный характер развития утомления у космонавтов в длительных полетах, а также взаимосвязь околомесячных и околосуточных колебаний уровня работоспособности.

По-видимому, следование одному и тому же константному суточному распорядку на протяжении многомесячных космических полетов нецелесообразно. Исходя из концепции динамической среды обитания (О. Газенко, Е. Шепелев, 1977) и опираясь на собранные нами экспериментальные факты, желательно периодически задавать космонавтам изменения исходной структуры суточного распорядка, прежде всего цикла сна - бодрствования. Безусловно, степень периодических изменений суточного ритма жизни должна соответствовать величине тех естественных сдвигов циркадианной ритмики, которые наблюдаются в рамках многодневных циклов в физиологических, то есть в нормальных условиях.

Далее. Наши наблюдения показали, что околомесячные колебания физиологических функций человека характеризуются значительными индивидуальными различиями, непостоянной продолжительностью периода (2030-50 суток) и не соответствуют предположениям о врожденной ритмике с высокостабильным 23-, 28- и 33-суточным периодом. О том, насколько меняется состояние человека в зависимости от фазы многодневного ритма, наглядно говорят хотя бы такие цифры.

При определении способности поддерживать максимальный темп - так называемый теппинг-тест (от английского слова "удар"), предусматривающий работу на устройстве, подобном телеграфному ключу,- среднесуточный уровень у обследуемых колебался в околомесячном ритме от 400-500 до 300-320 движений в минуту. Стало быть, амплитуда многодневного колебания превышала 100 движений в минуту - величина настолько существенная, что с ней нельзя не считаться.

Другой пример. Среднесуточный уровень мышечной силы кисти на спаде многодневной волны составлял у некоторых обследуемых 40-45 килограммов, а на гребне этой волны достигал 65-70 килограммов. Амплитуда - разница между показателями дней с высоким и низким тонусом превышала 20 килограммов: величина не маленькая.

В этих опытах обращает на себя внимание то, что наибольшие суточные максимумы всех изучавшихся функциональных показателей наблюдались, как правило, на гребне волны, причем в те сутки, которые составляли подъем многодневной кривой, максимальные значения приходились на более поздние часы, нежели в дни спада волны.

А максимум - фаза особой важности.

То, что недоступно организму во все остальные моменты суток, он способен достичь в зоне максимума циркадианного ритма, прежде всего ритма температуры тела. Соответственно, снижение температурной кривой совпадает со спадом психофизиологических функций.

Практическое значение этих данных пояснять, по-видимому, нет надобности. Они послужили основанием для оперативной коррекции режима труда и отдыха космонавтов: в специально определенные дни (они совпадали с подъемом многодневных ритмов) членам экипажей орбитальных комплексов разрешалась произвольная задержка отхода ко сну, при этом рекомендовалось спать до естественного пробуждения.

В ходе дальнейших хронобиологических наблюдений обнаружилось, что циркадианный ритм температуры тела и других функциональных показателей у обследуемых, находящихся вне экстремальных воздействий, иногда вдруг принимает четкий бигеминальный (двугорбый) характер. Даже у тех людей, для кого вроде бы свойственна суточная кривая с одним пиком, зона максимума периодически делится на две.

Например, на протяжении многих суток подряд температура достигает максимума в интервале от 13 часов до 17 часов. Но вот наступает несколько суток, когда зон максимума становится две: с 13.00 до 15.30 и с 17.00 до 19.00.

Между ними температурная кривая сбегает вниз. В целом она напоминает силуэт двугорбого верблюда. Провал между горбами соответствует периоду труднопреодолимой послеобеденной сонливости, вялости, хорошо знакомой практически каждому человеку. В некоторых случаях это переносится довольно тяжело. Вот как этот спад протекал у героя недавно опубликованного романа А. Проханова "Африканист" - советского специалиста, акклиматизирующегося в жарком климате:

"Приближалось время обеда, тот мучительно обнаруживающий себя в Африке промежуток, когда в его биоритме открывался провал. Обнаруживалось резкое понижение тонуса... Его посещала мгновенная усталость и слабость. Раздавленный, прижатый центробежным вращением, борясь с перегрузками, он глазницами, сердцем, взбухавшими головными сосудами слышал кружение Земли... Искал, где бы укрыться и лечь, занять горизонтальное положение, как в кабине стартующего корабля, чтобы переждать этот мучительный отрезок дня, выдержать давление неба".

Сам факт бигеминального спада новость не очень большая, из статистики дорожно-транспортных происшествий известно, что, кроме ночного пика, существует и дневной, соответствующий именно послеобеденным часам. Гораздо интереснее другое, ранее неочевидное обстоятельство: оказалось, что усугубление дневного спада жизненных функций также подвержено многодневной периодичности. С учетом этих данных, полученных в наших исследованиях, в режиме дня экипажей "Салюта-6" и "Салюта-7" были предусмотрены две рабочие зоны - утренняя и вечерняя. Планирование интервала между ними решается в каждом конкретном случае по согласованию со специалистами-медиками.

И еще один вывод позволяют сделать наши экспериментальные данные.

Как явствует из них, углубление бигеминального спада, да и заострение биоритмологического профиля ("сова" - "жаворонок") могут наступать в рамках месяца довольно резко - "в один прекрасный день". Но не таким уж прекрасным он окажется, если надо будет выполнять ответственную и опасную работу в противофазе со своим биоритмом, обозначившимся вдруг сильнее обычного. Вопреки ожиданиям любителей магических чисел, такие дни повторяются не обязательно через 23, 28 или 33 суток, а могут наступать и раньше и позже. По нашим данным, срок чередования многодневных спадов и подъемов варьирует от 18 до 52 суток, в среднем где-то около месяца.

Каждый спад не сводится к одному "плохому" дню, а занимает несколько суток. В эти три-пять дней, а то и неделю возрастает вероятность нетипичного хода околосуточных ритмов. Естественно, что этот период в известном смысле является "зоной повышенного риска". А отсюда непреложно следует, что реальные (а не выдуманные) околомесячные ритмы обязательно должны учитываться при организации деятельности представителей многих профессий, а также в профилактической и лечебной медицине.

Однако выполненные к настоящему времени исследования, в том числе и наши, посвященные проблеме взаимодействия циркадианных и околомесячных колебаний, лишь приоткрывают завесу, скрывающую сложнейший биоритмологический механизм.

Левая рука всегда теплее

Система терморегуляции в организме человека очень чувствительна. По данным многочисленных исследований, при отклонении от средней температуры тела всего на сотые доли градуса в организме сразу же включаются механизмы, которые отвечают за регулировку температуры. Речь идет о средней температуре тела. В то же время по своим личным ощущениям мы знаем, что температура рук и ног может меняться в широких пределах.

Эти факты не противоречат друг другу. Сосуды, расположенные в конечностях, особенно в кистях рук,- это наиболее чувствительное звено терморегуляции. Именно они прежде всего реагируют на малейшие изменения температуры во внешней среде.

Исследования, проведенные в Ленинградском нейрохирургическом институте, показали, что у человека есть заметная температурная асимметрия - левая рука всегда немного теплее, чем правая. Ученые предполагают, что такая асимметрия вызвана теми же особенностями в анатомии человека (и высших млекопитающих), которые приводят и к другим асимметриям, например, к различной функциональной активности левого и правого полушарий головного мозга.

В течение года в лаборатории измеряли температуру кожи на концах пальцев правой и левой руки у людей, которые не были левшами. Оказалось, что пальцы левой руки всегда теплее, а сама разница в температуре между правыми и левыми пальцами, то есть величина асимметрии, меняется в зависимости от времени года. Эта разница больше всего осенью и весной, в эти сезоны она более одного градуса Цельсия. Зимой и летом рассогласование меньше - пальцы левой руки горячее примерно на 0,75 градуса.

Исследователи попытались объяснить "сезонность" асимметрии. Весной и осенью погода неустойчива, температура воздуха сильно колеблется.

Возможно, здесь действует эффект гистерезиса - происходит как бы запаздывание регулирующей системы при быстром чередовании нагрева и охлаждения, при резких и частых колебаниях температуры. Степень запаздывания различна на левой и правой руке потому, что различна "память" о предыдущем температурном режиме у чувствительных нервных клеток правой и левой руки. Возможно, разной памятью обладают не только клетки, подающие сигналы в мозг, но и те нервные клетки, которые дают обратные команды системам регуляции.

Музыка "левая"

и "правая"

Ни у кого не вызывает сомнения, что музыка способна действовать на психическое состояние человека. В экспериментах, недавно проведенных на кафедре психологии Белорусского государственного университета имени В. И. Ленина, было показано, что современная музыка стилей "рок" и "диско" и классическая музыка действуют в разных направлениях, вызывают активизацию разных полушарий головного мозга.

Для классической музыки большее значение имеют частотная и амплитудная модуляция звукового сигнала, а в легкой современной преобладает ритм.

В пяти сериях экспериментов участвовали студенты-первокурсники, степень их музыкального образования во внимание не принималась. Испытуемым в течение 5-7 минут давали прослушивать музыку Моцарта и Шопена или же записи современных ансамблей.

Функциональное состояние психики до и после прослушивания музыки оценивали по нескольким параметрам.

У испытуемых определяли объем кратковременной памяти на цифровой материал. Например, предлагали запомнить как можно больше двузначных цифр из называемых диктором за 10 секунд двадцати цифр. Кратковременную память на образный материал проверяли по запоминанию предъявленных на экране в течение 10 секунд 10 цветных картинок.

Определяли способность воспринимать различные цвета спектра, оттенки, сочетания цветов. Определяли, как меняется после прослушивания музыки латентный период произвольной двигательной реакции. Эту величину можно назвать еще "временем запаздывания", например, это то время, которое проходит от момента команды "поднять руку" до момента исполнения этой команды.

До прослушивания музыки и после него определяли также критическую частоту слияния мельканий - величину, которая характеризует концентрацию внимания и четкость работы зрительного анализатора. Это та частота мельканий света, при которой он кажется горящим ровно.

Кроме того, испытуемым после прослушивания музыки предлагали написать небольшой отчет. В нем были наблюдения за своими ощущениями, эмоциями, воспоминаниями и "ассоциациями, которые сопровождали музыку.

Вот каковы результаты проделанного эксперимента. После прослушивания музыки в стиле "рок" и "диско"

время запаздывания двигательной реакции снижается, объем краткосрочной памяти на цифры увеличивается, а на образный материал, наоборот, уменьшается, реакция на частоту мельканий ухудшается.

После прослушивания классической музыки время запаздывания двигательной реакции изменяется незначительно, объем кратковременной памяти на цифры несколько уменьшается, а на картинки, наоборот, увеличивается. Критическая частота, при которой мелькания сливаются, увеличивается - значит, испытуемый лучше различает предметы, даже если они мелькают чаще, чем до прослушивания классической музыки.

На первый взгляд столь резкое различие в психической реакции на классическую и рок-музыку может показаться странным. Однако белорусские исследователи считают выявленные различия закономерными. Они связывают их с тем, что разная по характеру музыка воспринимается с разной степенью участия левого и правого полушарий. Классическая музыка вызывает большую активацию структур мозга в правом полушарии, ритмическая - в левом. Как известно, их функции различны.

Эти выводы подтверждаются и письменными отчетами испытуемых. После прослушивания классической музыки они пишут, что испытывали состояние комфорта, душевного равновесия, ощущения легкости и тепла, тихой грусти, щемящей радости, чувствовали запах цветов, появлялось желание писать стихи или читать известные. В то же время появляются различные воспоминания, легче фантазировать и размышлять о смысле жизни. Это говорит о высоком уровне ассоциаций и абстрактного мышления, об обобщении понятий, что характерно именно для активации правого полушария мозга.

Ритмическая современная музыка вызывает прежде всего желание двигаться и "ни о чем не думать". У 16 процентов испытуемых эта музыка вызывала безудержное веселье и сверхвеселое настроение, но были и такие (их немало - около 20 процентов), у которых музыка в стиле "рок" и "диско"

вызывала чувство раздражения и тоски, тревоги и одиночества. У некоторых появлялось ощущение холода, и ни у кого - ощущение тепла. При этом ассоциации носят "приземленный" и бытовой характер - танцплощадка, качели, бар, езда на машине. Как и следовало ожидать, при функциональном лидировании левого полушария облегчаются стереотипные двигательные операции, а ассоциации становятся конкретными, с низким уровнем обобщения понятий.

43,5 по Цельсию, убивающие рак

Многочисленными экспериментами на животных советские ученые доказали, что локальный нагрев злокачественных новообразований приводит к гибели раковых клеток при температуре 43,5 градуса и к полному распаду опухоли.

Удивительные результаты, полученные исследователями, открывают новые и, по-видимому, очень эффективные возможности в комплексной терапии рака.

Тепло вместо ножа

Среди медиков все большую популярность приобретают лекарственные препараты на магнитных носителях - мельчайших (доли микрона) частичках металла, например железа. Такие микрокапсулы, куда специальными методами внедряются различные лекарства, можно с помощью внешнего магнитного поля направить в очаг поражения и там сконцентрировать.

Этот нехитрый прием значительно уменьшает лекарственную "загрязненность" организма и одновременно повышает эффективность действия самих препаратов.

А что, если применить этот принцип в борьбе с раковыми опухолями, но сконцентрировать в них не лекарства, а тепло? Эта неожиданная идея родилась несколько лет назад у доктора технических наук Василия Гудова, занимающегося физико-техническими аспектами применения ферромагнетиков в медицине. Фактически, чтобы нагреть опухоль, нужно всего лишь облучить введенную в нее шприцем ферромагнитную жидкость ультракороткими радиоволнами. Микрочастицы железа локально нагреются в поле токов высокой частоты (как это происходит в обычных технических установках для высокочастотного нагрева) и передадут свое тепло раковым клеткам.

Выдержат ли те высокую температуру?

По рецепту Гиппократа, и всего за день

Но при какой температуре гибнут раковые клетки?

Зависимость выживаемости раковых клеток от температуры оказалась сложной. Но в конце концов ответ был найден: при тридцати восьми-тридцати девяти градусах происходит стимуляция их роста и только при температуре сорок три с половиной градуса раковые клетки гибнут. Значит, природа на пути роста раковых клеток поставила температурный барьер. Нормальные же, не пораженные болезнью клетки выдерживают без вреда для себя температуру сорок пять с половиной градусов. Но это - клетки. Для организма же в целом температура, гибельная для раковой опухоли, является сверхкритической. При такой температуре наступает смерть. Следовательно, возможен лишь локальный нагрев опухоли. Попасть в такую тепловую ловушку раковые клетки могут только, если к опухоли избирательно подвести тепло. Как уже говорилось, этого удалось достичь введением в опухоль мельчайших частичек железа, которые избирательно нагреваются электромагнитными волнами.

Но почему именно железа?

В общем, принципиально нет разницы, суспензию какого магнитного металла вводить в опухоль. Однако В. Гудов столкнулся с интересным явлением: рентгеновские фотоснимки показали, что мелкодисперсный железный порошок распределяется не только по опухоли, но и по метастазам.

Способность раковых клеток накапливать железо, как бы захватывая его из эритроцитов крови, была замечена еще в 1959 году американским исследователем Прайсом. У Гудова возник естественный вопрос: не явится ли железо для раковых клеток приманкой в тепловую ловушку, из которой они уже не смогут выбраться? Если это так, то уничтожение метастазов локальной гипертермией так же реально, как и уничтожение опухолей.

Исследования показали, что вводить в организм железо можно не только в виде суспензии, но и... аэрозольнопутем ингаляции. Идея применить для ингаляции лекарственные препараты на магнитных носителях, которые затем удерживаются в области легких магнитным полем, принадлежит доктору медицинских наук, профессору Юрию Семененкову из Московского института туберкулеза Минздрава РСФСР.

Раковая опухоль с введенным в нее ферромагнетиком разрушается на другой день после нагрева короткими радиоволнами. На месте опухоли возникает нечто похожее на абсцесс.

2400 лет назад Гиппократ говорил:

"При острых заболеваниях больной выздоравливает через кризис или умирает, при хронических он выздоравливает через лизис, а при местных через абсцесс".

Современная медицина владеет приемами перевода хронических заболеваний в острые с последующим исцелением больных через кризис. Рак - не местное, а общее заболевание организма, но раковую опухоль с помощью тепловой "хирургии" можно превратить в абсцесс и лечить его уже известными врачам методами.

Опухоль разрушена - что дальше!

- То, что опухоль разрушается быстро, это и хорошо, и плохо,-говорит заведующий лабораторией биофизических испытаний Научно-исследовательского института по биологическим испытаниям химических соединений доктор биологических наук, профессор Андрей Маленков.- Плохо потому, что продукты распада опухоли надо быстро выводить из организма, чтобы избежать его отравления. Конечно, можно существенно повысить защитные силы организма введением различных лекарственных стимуляторов. И в 9 случаях из 10 нам в экспериментах на животных это удается.

Необходимо также как можно скорее вывести из него и "отработанное"

железо, так как частички мелкодисперсного порошка могут скапливаться и закупоривать сосуды. Наши исследования показали, что ряд превращений, происходящих с железом, связывает его с белками и оно выводится из организма. Нами подобраны лекарственные вещества, ускоряющие этот процесс.

В экспериментах Ю. Семененкова показано, что после ингаляции "магнитных лекарств" частички железа и его оксида выводятся сами из верхних дыхательных путей примерно через час, из трахеи и крупных бронхов - через два часа, из легких - через 3 часа.

В. Гудов для удаления магнитной жидкости использует устройство, представляющее собой комбинацию вакуумного насоса и источника сильного магнитного поля.

Рак, астрофизики и ЭВМ

В. Гудов, А. Маленков и Ю. Семененков - пионеры электромагнитной локальной гипертермии злокачественных новообразований. В разработку же нового метода включены многие организации, которые изготовили магнитные жидкости, комплект аппаратуры для высокочастотной гипертермии, лекарственные препараты, решили и многие другие вопросы.

Например, измерение температуры внутри опухоли. Это очень важная проблема: если опухоль недогреть, то рост раковых клеток будет стимулироваться, а если перегреть, то могут погибнуть здоровые клетки. Как же надежно контролировать температуру внутри опухоли, не прикасаясь к ней?

Эту чрезвычайно сложную задачу удалось решить... астрофизикам, владеющим методом измерения температуры внутри звезд. Под руководством члена-корреспондента АН СССР Всеволода Троицкого они изготовили экспериментальный прибор для измерения температуры внутри опухоли на глубине до 15 сантиметров и с точностью до одной десятой градуса.

Горьковские специалисты разработали уникальные приборы для локальной гипертермии, позволяющие направленно перемещать ферромагнитные частицы и удалять их из организма.

Одна из проблем нового метода - локализация тепла в опухоли при минимальном нагреве здоровых тканей:

ведь между локально нагретой опухолью и здоровыми тканями происходит непрерывный обмен теплом. Это довольно сложная математическая задача, но она решается с помощью компьютера, который через систему обратной связи может управлять нагревом опухоли, изменяя мощность генератора УКВ и время облучения.

В Институте физики Академии наук Латвийской ССР два года назад впервые разработали методы увеличения магнитных свойств эритроцитов. В кровяные шарики вводятся коллоидные частички, повышая их магнитность в 10 тысяч раз. Применение новой разновидности магнитных микрокапсул для локальной гипертермии может, по-видимому, снять многие проблемы, связанные с иммунной системой и выводом "отработанного" железа из организма.

Есть и другие перспективы. Скажем, в опухоль вместе с железом можно вводить одновременно и лекарства, способствующие полному выздоровлению организма. К тому же лечить новым методом, как считают его авторы, можно не только рак, но и другие болезни, такие, например, как сердечнососудистые, туберкулез, различные воспаления.

Пока проведены успешные эксперименты на животных. Но, по мнению специалистов, нет никаких оснований сомневаться в том, что новый метод будет весьма эффективен для лечения людей.

Если оправдаются надежды

Врачи давно заметили, что некоторые больные раком излечивались от него после перенесенных инфекционных заболеваний. В конце прошлого столетия нью-йоркский врач У. Коли пытался даже лечить раковых больных, вводя им смесь бактериальных токсинов. Однако позже выяснилось, что непосредственно на переродившиеся клетки они не действуют. Пытаясь пересаживать опухоли экспериментальным животным, ученые обнаружили, что их макрофаги, то есть клетки, способные поедать бактерии, синтезируют особый фактор белковой природы, который убивает раковые клетки.

И еще одно интересное наблюдение:

люди, вылечившиеся от туберкулеза, почти никогда не болеют раком. Это послужило основанием для разработки лечения опухолей и метастазов путем введения больным вакцины БЦЖ - противотуберкулезной вакцины, которую приготавливают из бацилл Кальмет - Герена, вызывающих туберкулез у коров. Особенно эффективным применение БЦЖ оказалось при меланоме и лейкемии.

Недавно специалисты выделили ген этого фактора. Он был введен в кишечную палочку, которая наработала белок, способный убивать опухолевые клетки. Механизм действия этого фактора на опухолевые клетки до конца не ясен. Выяснилось только, что противоопухолевый фактор токсичен для большинства клеток разных видов рака, здоровые же клетки он не трогает.

Интересно отметить, что обнаружен он и у мышей, зараженных малярией.

Именно он защищает их от заражения малярийным плазмодием. Это позволяет предположить, что противоопухолевый фактор действует каким-то образом на рецепторы клетки, несущие опухолевые антигены углеводной природы.

Магнитофоры:

чудо-лекари

Ленинградский ученый, кандидат технических наук А. Фефер в результате многолетних исследований научился целенаправленно воздействовать на различные природные вещества, соединения, материалы с помощью магнитных сил. При этом получаются самые неожиданные эффекты.

Например, сотрудники Ленинградского агрофизического научно-исследовательского института через лоток, отделанный резиновыми, так называемыми магнитофорными пластинками, перед посевом пропустили семена ржи, пшеницы, огурцов и некоторых других сельскохозяйственных культур. "Облученные" магнитным полем овощи и злаковые созрели гораздо раньше обычного срока. Их урожай возрос более чем на 20 процентов. Примечательно, что магнитной обработке можно подвергать лишь часть семян. При смешивании с другими зернами магнитные как бы передают им свои свойства.

Существуют и другие способы применения магнитной энергии для повышения урожайности - использование в качестве удобрений гранул, "начиненных" магнитным полем.

В гидробиологии магнитофоры могут применяться для разведения рыб, для очистки вод и предотвращения микробиологической коррозии.

Обувь для гипертоников

Более чем в пятидесяти медицинских учреждениях страны отрабатывались и испытывались новые методы лечения магнитофорами. Сейчас они уже широко применяются в клиниках, больницах, научно-исследовательских институтах. Например, в Московской городской специализированной клинике неврозов магнитофоры применяются для лечения радикулита, гипертонии, бессонницы. Вот как это выглядит на практике.

Пациентам, которые жалуются на радикулит, дают носить специальные магнитные пояса. В матерчатый пояс вшиваются магнитофоры: они-то и начинают бороться за здоровье человека. Целенаправленное воздействие магнитных сил приглушает боль.

Страдающим повышенным кровяным давлением, нервным переутомлением предлагаются магнитные стельки.

При прикосновении к определенным точкам ступни человека они оказывают лечебное воздействие на нервную систему. Через две недели после пользования такой обувью кровяное давление у гипертоников снижается, исчезает бессонница.

Сейчас известно около восьмидесяти заболеваний, с которыми эти чудо-лекари помогают справиться. Врачи считают, что наибольший лечебный эффект достигается, если целебные пластинки применять вместе с хорошо известными препаратами и другими средствами. Магнитофоры усиливают действие традиционных лекарств на организм. Естественно, что пользоваться чудо-пластинками можно только по рекомендации врача.

Области применения

Магнитофоры изготавливаются из различных органических или минеральных веществ, которые смешиваются с порошкообразными магнитными наполнителями, а затем намагничиваются. Ученым удалось как бы сконцентрировать на небольшой площади неограниченное количество полюсов, обладающих большим магнитным потенциалом.

Магнитофоры воздействуют не только на живую природу. В одной из строительных организаций был проделан любопытный эксперимент. На водопроводный шланг надели эластичный магнитофор. Воду, пропущенную через трубку, использовали для приготовления цемента. Его прочность повысилась на 25 процентов. Ведутся эксперименты и в зубоврачебной практике, где применение магнитофоров может повысить прочность цементных пломб у пациентов.

Есть и другие области применения магнитофоров. Так, на выборгском заводе лимонной кислоты магнитным полем "подхлестывают" рост пищевого грибка. Технология осталась прежней, а выход продукции возрос. Экономический эффект - более ста тысяч рублей в год. В одной из типографий Ленинграда магнитное поле помогло улучшить качество печати и сократить расход краски. На прядильнониточном комбинате магнитофоры применили для интенсификации процесса крашения пряжи.

Когда лечит магнит

Рассказывает академик АМН СССР Н. Малиновский

Прогресс современной медицины во многом зависит от внедрения в клиническую практику новых методов диагностики и лечения, основанных на использовании достижений других областей науки и техники. Творческое содружество врачей и инженеров существенно расширяет возможности медицины в лечении различных заболеваний и травм.

В последние годы возникло новое направление в хирургии, основанное на использовании магнитов для исправления некоторых органических и функциональных нарушений в организме человека. В частности, начиная с 1974 года коллектив кафедры детской хирургии 2-го Московского медицинского института, возглавляемой академиком АМН СССР Ю. Исаковым, совместно с группой инженеров добился больших успехов в исправлении тяжелых врожденных деформаций грудной клетки у детей с помощью специально разработанной магнитомеханической системы. Во время операции ребенку на 3-4 месяца помещают магнитную пластину, изолированную от окружающих тканей биологически инертным материалом. Другая пластина крепится снаружи на внешнем каркасе. В результате постоянного притяжения внутренней (вживленной) пластины стенка грудной клетки ребенка удерживается в правильном положении. После окончательного заживления и фиксации грудной клетки в обычной форме внутреннюю пластину извлекают, и ребенок теперь уже развивается нормально.

Разработка нового способа лечения потребовала от ученых серьезных расчетов необходимой и вместе с тем безопасной силы магнитного поля, выбора биологической изоляции, экспериментальной отработки методики хирургического вмешательства и оценки действия магнитного поля на организм животных и человека. К настоящему времени уже выполнено более 200 таких оригинальных и эффективных хирургических вмешательств у детей. ..

Параллельно другая группа хирургов в НИИ проктологии Минздрава РСФСР провела экспериментальную работу по созданию оригинальных магнитных запирающих устройств для кишечных свищей. В настоящее время сделано более 800 операций, выполненных как в НИИ проктологии, так и в десятках других хирургических учреждений нашей страны. Изучение отдаленных результатов (от 2 до 6 лет) свидетельствует о высокой эффективности этой методики лечения и отсутствии отрицательных последствий.

Авторы новых методов сделали очень много по развитию производства созданных конструкций и широкому внедрению их в клиническую практику.

Они обучали хирургов различных медицинских учреждений страны, выезжали для проведения показательных операций, публиковали материалы своих исследований в научных и научно-популярных журналах.

В последние годы авторский коллектив разработал методы использования постоянных магнитов для исправления некоторых врожденных и приобретенных заболеваний. С помощью специальных моделей магнитов стало возможным устранение некоторых форм сужений пищевода, кишечника, желчных путей и т. д.

Колыбель на современный лад

Медикаменты, которые обычно применяют при бессоннице, небезвредны для организма, особенно при длительном использовании. Именно это заставило сотрудников нервной клиники Мюнхенского университета испытать для лечения нарушений сна старинное средство - колыбель.

На специально сконструированных качающихся кроватях в клинике спали восемь пациентов с нарушениями сна и три здоровых испытуемых. Ритм качаний подбирался индивидуально и оставался постоянным в течение всей ночи.

Сон здоровых людей от укачивания никак не изменился, а у больных вдвое снизилась частота самопроизвольных пробуждений ночью и вдвое увеличилась продолжительность периодов глубокого сна без сновидений (это было видно по энцефалограмме).

Вопреки опасениям скептиков ни у одного из участников опыта не возникла морская болезнь.

Уникальный результат

Советские ученые первыми в мире разработали высокоэффективные методы лечения ожогов и ран при помощи аэротерапевтических установок.

Такие установки созданы и действуют во Всесоюзном ожоговом центре Института хирургии имени А. В. Вишневского Академии медицинских наук СССР (Москва).

Атмосфера тишины и покоя там, где, казалось бы, воздух должен быть пронизан ощущением физической боли,- вот что поражает больше всего, когда идешь по коридорам ожогового центра. Необычно выглядят здесь и палаты.

Вместо больничных кроватей в них стоит нечто похожее на кабины-капсулы космических кораблей. Внутри этих капсул за непроницаемой для внешней среды стенкой из прозрачного пластика и находятся пациенты.

Их помещают сюда сразу же после противошоковых мероприятий. С этой минуты пострадавшие живут в стерильной среде. Воздух, очищенный от минеральных загрязнений, бактерий, слегка подогретый, поступает в установку через мельчайшие отверстия в потолке установки. Режим работы вентиляторов подобран так, чтобы поток был ламинарным, то есть двигался плавно, без завихрений. На каждый пострадавший участок кожи попадает только "своя" часть потока, она не перемешивается с другими. Электронная система позволяет регулировать давление, температуру, влажность и автоматически поддерживать заданный режим.

- Разумеется, все это придумано не экзотики ради,- говорит заведующий Ожеговым центром, заместитель директора Института хирургии, профессор Владимир Сологуб.- До мелочей проработанная конструкция установки, каждая ее часть строго функциональны и служат своей главной цели - спасти пациента, пострадавшего от ожогов. Ведь термические травмы настолько серьезное потрясение для организма, что еще несколько лет назад ожоги, захватившие 40 процентов кожи, считались смертельными.

Дело в том, что от огня страдают не только кожа и ткани. Это еще и тяжелейший удар для сердечно-сосудистой системы. А главное - лишившись большой части кожи, человек оказывается беззащитен перед инфекцией.

Повязки, мази, другие лекарственные средства не могут полностью заменить природную живую "броню". Более того, под повязками создаются повышенные влажность и температура, которые благоприятствуют развитию микробов. При большой площади ожога это в конце концов приводит к отравлению, организма.

Аэротерапевтические установки лишены этих недостатков. Это, образно говоря, современные "повязки", которые - уникальный результат! - помогают спасти пациентов, получивших ожоги третьей и четвертой степени даже на 80 процентах поверхности кожи.

Поток стерильного воздуха плавно омывает раны, унося с собой инфекцию. Так как слои в потоке не перемешиваются, исключается перенос микробов с одних пораженных участков на другие. Предотвращается интоксикация организма. В итоге удается в три раза быстрее подготовить рану к наложению швов или пересадке кожи.

Установка создает благоприятные условия и для приживления пересаженной кожи, так как повышенное давление воздуха равномерно прижимает трансплантант к ране.

Очень важно также, что такой тип лечения избавляет пациентов от острых болей, которые неизбежны при наложении и снятии обычных дезинфицирующих повязок. Лечение в аэротерапевтических установках проходит, по отзывам самих больных, практически безболезненно.

Такие установки - продукт совместной работы врачей и конструкторов.

Существует уже несколько модификаций этих оригинальных аппаратов. Например, стационарная установка АТУ-3 предназначена для одновременного излечения пяти человек. А портативная переносная модель АТУ-5 рассчитана на одного пациента и может применяться как в специализированных ожоговых стационарах, так и в обычных районных больницах.

Применение аэротерапевтических установок не только сократило сроки лечения ожоговых больных, но и существенно расширило возможности терапии термических травм. Сегодня АТУ действуют уже почти в ста больницах и ожоговых центрах страны. Ими оснащаются медсанчасти металлургических комбинатов.

Язву лечит... иней

Идея родилась десять лет назад, когда в больницах стала появляться эндоскопическая аппаратура, которая позволяла без рентгена и хирургической операции производить осмотр различных внутренних участков человеческого организма. Эта техника натолкнула доктора Харьковской железнодорожной больницы Олега Евгеньевича Писанного на простую мысль: если стало возможным через оптику заглянуть внутрь организма, то почему бы таким же путем не попробовать лечить те или иные его поврежденные участки?

Начал он с выбора болезни. Как-то, изучая богатейшую патентную литературу по гастроэнтерологии, врач обратил внимание на опыты зарубежных специалистов по остановке желудочных кровотечений с помощью холода.

Они показывали, что замораживание может воздействовать на некоторые звенья, имеющие значение при возникновении язвы. Хирург выбрал направление исследований. Он остановился на одной из актуальнейших проблем клинической медицины - лечении язвы двенадцатиперстной кишки. Писанному помогло и то, что как раз в это время набирал силу недавно созданный в Харькове Институт проблем криобиологии и криомедицины АН УССР - единственное в Европе научное учреждение такого профиля.

Вместе с сотрудниками нового института под руководством доктора медицинских наук Б. Сандомирского была создана детальная программа исследований, включавшая в себя опыты на животных, выбор вида и оптимальных режимов воздействия холода на язву, разработка специальных криоинструментов и, наконец, всесторонняя оценка методов криовоздействия в клинических условиях. Естественно, что экспериментаторы продвигались вперед с большими предосторожностями.

Начали с работ по остановке внутренних кровотечений. Изобретатели создали криокоагулятор - зонд, который через канал обычного фиброэндоскопа подводился к очагу болезни. Затем в течение 30-60 секунд проводилось орошение источника кровотечения струёй холода. Кровь останавливалась примерно на полторы минуты, и этого оказывалось вполне достаточно, чтобы провести электроожог участка для окончательной остановки кровотечения.

Вторым этапом стало удаление полипов. Все проходило в той же последовательности, но только криовоздействию подвергались сами полипы. Они охлаждались до появления на них снежной шапки, что соответствовало температуре в минус 28 градусов. Сразу после этого наконечником зонда, который не только распылял хладоагент, но и служил электродом, производилась электрокоагуляция полипа.

Затем на него набрасывалась тончайшая металлическая петля, и он срезался.

В результате этих работ уже через два года местная железнодорожная больница, где велись клинические исследования, смогла принять первых пациентов с язвенной болезнью, которая, как правило, носила у них хронический характер. Принцип был тот же: вся язва подвергалась кратковременному - 10-15 секунд-криовоздействию до образования инея. Уже на вторые сутки у большинства больных улучшалось общее состояние, появлялся аппетит, уменьшался, а то и вовсе исчезал болевой синдром. На шестые сутки уменьшались размеры язвы, язвенное дно становилось плоским, уменьшалась его глубина. А еще примерно через неделю появлялся нежный рубец- обычно линейной или звездчатой формы, что означало заживление. Анализ гистограмм помог ученым установить и периодичность в случае необходимости повторного криовоздействия - не более трех-пяти дней после первого. Максимальное число сеансов было определено цифрой "четыре". Но на практике уже после двух сеансов заживление наступало у 95 процентов больных. Причем большой разницы между стационарным и амбулаторным лечением в этом случае не наблюдалось.

Всего в больнице у Олега Евгеньевича Писанного побывало около 450 больных, и лишь в двух (!) случаях новая методика оказалась бессильной и пришлось прибегнуть к помощи хирургии. Показательно и то, что через год лишь у каждого четвертого был рецидив, а через три года это число составило всего около трех процентов.

Эффект, по выражению криобиологов, был ошеломляющий.

- Конечно, ни в коем случае нельзя считать наш метод панацеей,- говорит Писанный.- Он отнюдь не ставит, как говорится, крест на этом заболевании, а только приближает нас к решению проблемы. Но уже сейчас можно утверждать, что метод криовоздействия прост, эффективен и может быть использован в любой клинике.

Сахар в хирургии

Хирурги доказали, что, посыпая плохо заживающие операционные раны обыкновенным сахарным песком, мож

но устранить их нагноение и ускорить заживление. Группу больных с такими ранами лечили антибиотиками, и лечение заняло в среднем 85 дней, а в другой группе применяли сахар - и раны заживали в среднем за 54 дня.

Предполагают, что сахар играет здесь такую же роль, как в варечье.

Ведь варенье, когда в нем достаточно много сахара, не портится потому, что крепкий раствор сахара вытягивает влагу из любых попавших в него микроорганизмов и тем убивает их.

Прививка от инфаркта!

Почему возникает атеросклероз, до сих пор не ясно. Известно лишь, что курение, повышенное давление, чрезмерное содержание холестерина в крови повышают восприимчивость человека к заболеванию. Но многие-то страдают им без этих "факторов риска", и, наоборот, факторы есть, а сосуды и сердце здоровые. Специалисты признаются, что причины более половины сердечных заболеваний для них загадочны. И тогда они подумали о вирусах.

В самом деле, сердечные заболевания чем-то напоминают эпидемию.

Они стремительно распространились с начала нынешнего века, в шестидесятых годах свирепствовали особенно сильно, сейчас пошли на убыль. Это, конечно, можно объяснить успехами кардиологии, сосудистой хирургии, изменением диеты. Специалисты же делают иной вывод - спад наступил благодаря снижению восприимчивости людей к вирусам, созданию новейших антибиотиков.

На мысль поставить сердечные и инфекционные заболевания в один ряд натолкнули опыты с животными. Исследуя восприимчивость кошек к вирусам лихорадки, с удивлением обнаружили, что зараженные клетки накапливают холестерин. Исследователи повторили опыты на цыплятах - и они заболевали атеросклерозом, даже когда получали пищу почти без холестерина. Судя по всему, вирусы нарушали обменные процессы в клетках, и на внутренних оболочках сосудов начинали откладываться жиры и холестерин. Сначала возникала неровность, потом склеротическая бляшка росла, как снежный ком, перекрывая ток крови.

Трудно тут было не провести аналогию между заболеванием животных и человека. Согласно выдвинутой гипотезе вирусы заражают человека еще в раннем детстве. Их ДНК встраивается в клетки артерий и до поры себя никак не проявляет. Лишь при благоприятных условиях вирусы "пробуждаются", становятся активными. Оставалось найти их у человека.

Такие исследования в конце концов были проведены. Ученые просмотрели под микроскопом огромное количество нездоровых артерий, удаленных во время операций на сердце. Одни в склеротических утолщениях и вблизи них в десяти случаях из шестидесяти обнаружили частицы вирусов лихорадки. Другие более чем в трети исследованных артерий - ив бляшках, и в здоровой ткани - нашли вирусы цитомегалии. Еще одна группа ученых нашла вирусы пузырькового лишая...

Словом, вирусов много, а заболевание одно - эта путаница породила споры. Противники вирусной гипотезы считают - атеросклероз здесь ни при чем. Просто все мы подвержены инфекциям. Сторонники же, наоборот, утверждают, что атеросклероз могут вызывать несколько разных вирусов.

По их мнению, даже отсутствие вирусов в бляшках вовсе не доказательство того, что не они стали причиной* заболевания.

Трудно сказать сейчас, кто окажется прав - противники или приверженцы новой теории. В любом случае исследования в этой области важны и интересны - ведь ученые уточняют механизм образования атеросклероза, одного из наиболее опасных и коварных заболеваний.

И не исключено, что когда-нибудь коварный недуг можно будет предупреждать, как полиомиелит или оспу, простым вакцинированием. Проще говоря, создавать иммунитет против инфаркта. Но чтобы окончательно разрешить спор, нужны серьезные экспериментальные проверки, которые займут не один год.

Яблоки против холестерина

Доказано, что яблоки обладают эффектом лекарства.

Исследователи взяли для экспериментов специальную линию хомяка.

Эти хомяки страдают одной аномалией: у них с возрастом в печени скапливается избыточное количество сложных эфиров холестерина.

Были созданы две группы хомяков:

обе включали как "холестериновых", так и нормальных животных, но вторая группа была контрольной. В рацион первой группы наряду с обычной пищей были включены яблоки - их давали в первую очередь. Вторая группа получала только обычную пищу. Было отмечено, что животные, получавшие яблоки, меньше употребляли другую пищу. Это навело на мысль, что благодаря яблокам организм лучше усваивал белки рациона. Затем изучали действие этой диеты на холестерин. Оказалось, что у "холестериновых" хомяков, регулярно употреблявших яблоки, количество холестерина в печени стало нормальным.

Между тем известно, что избыток холестерина у человека ведет к атеросклерозу.

А снижают ли яблоки содержание холестерина у человека, как это было у хомяков? Такие эксперименты были проделаны во Франции, Италии, Ирландии и Финляндии. Результаты положительны. Более половины людей, регулярно употреблявших в пищу яблоки, показали снижение содержания холестерина в крови более чем на 10 процентов. Итальянцы нашли, что более эффективно пюре из яблок. Ирландцы, указывают, что для получения удовлетворительных результатов достаточно двух яблок в день.

Во Франции эксперименты на людях проводились в университете имени Поля Сабатье: 30 добровольцев в возрасте от 26 до 65 лет грызли по 2-3 яблока в день и 37 человек в возрасте от 59 до 96 лет, за которыми наблюдали геронтологи, тоже получали сырые яблоки - целые или протертые. 23 человека из первой группы показали снижение уровня холестерина на 14 процентов, 19 человек из второй группы показали снижение меньшее, но тоже заметное. Холестерин у людей преклонного возраста оказался менее "послушным". Общий и важный факт для обеих групп: снижение холестерина было тем более ощутимым, чем выше был его первоначальный уровень,- это также отмечено международной группой исследователей и медиков.

Наш кишечник всасывает холестерин, который мы получаем с богатыми им продуктами (яичный желток, молочные продукты, печень, мозги, жирное мясо). Кроме того, холестерин синтезируется в организме из другой пищи.

Это очень нужное вещество. Оно необходимо как непременный компонент клеточных мембран, как сырье для производства стероидных гормонов и как полуфабрикат для синтеза желчных кислот, которые позволяют нам переваривать жиры. Идет и постоянное выведение холестерина из организма.

Всасывание, синтез и выделение холестерина сбалансированы, так что его "фонд" в организме всегда останется примерно постоянным. Недостаток холестерина был бы столь же опасным, как его избыток. "Вредным" холестерин делают доза и то место, где он откладывается. Вот на эти два параметра яблоки и оказывают положительное воздействие.

Холестерин, выпадающий при атеросклерозе на стенках кровеносных сосудов, попадает туда из крови, где он находится в виде микроскопических шариков диаметром 22 нанометра (миллионных долей миллиметра). Ядро шарика состоит из примерно полутора тысяч молекул эфиров холестерина и окружено оболочкой из молекул холестерина и фосфолипидов. Этот "пузырек" имеет белковую "пробку".

Как уже сказано, холестерин нужен всем клеткам. Они имеют на поверхности специальные устройства для захвата из крови шариков холестерина - рецепторы, которые распознают частицы холестерина по белковой пробке, причем делают это столь бдительно, что рецептор способен выбрать одну частицу холестерина из более чем миллиарда молекул воды. У некоторых людей (примерно у одного из пятисот)

вследствие генетического дефекта количество рецепторов холестерина на клетках понижено, и такой человек имеет повышенные шансы заболеть атеросклерозом (хотя малое количество рецепторов не единственный фактор риска).

Клетки печени также обладают рецепторами холестерина. Это особенно важно, так как печень - единственный орган, способный выводить холестерин из организма. Выведение идет с желчью.

Холестерин выделяется в желчь или непосредственно, или в виде желчных кислот, которые, соединяясь с натрием или калием, дают соли, выводимые из организма. Желчные соли к тому же растворяют холестерин. Но если желчь становится им перенасыщенной, он выпадает и образует желчные камни.

Есть лекарства, увеличивающие способность желчи растворять холестерин.

На "холестериновых" хомяках было показано, что именно таким свойством обладают яблоки, способствующие увеличению выделения желчи и обогащению ее желчными кислотами.

В норме содержание желчных кислот в организме постоянно. После того, как они помогут усвоить съеденные нами жиры, они всасываются слизистой кишечника и возвращаются в печень.

Малая часть, примерно 10 процентов, однако, вырывается из этого круговорота и выводится из организма. Поэтому для восполнения они синтезируются в печени из холестерина, что уменьшает его количество. Хомяки, получавшие яблоки, синтезировали вдвое больше желчных кислот и могли удалять вдвое больше холестерина без опасности возникновения желчных камней.

Как яблоко творит это чудо? Прежде всего благодаря содержанию пектинов. Это соединения, входящие в состав клеточных оболочек у растений.

Яблоко содержит их до 15 процентов от своего сухого веса. Это важный источник пектинов в нашем питании.

Пектины снижают уровень холестерина и уменьшают накопление жиров.

Количество чистых пектинов, которое обычно рекомендуется для снижения уровня холестерина,- порядка десятка граммов. Это соответствует 1,5- 2 килограммам яблок в день. Ясно, что эффекта одних пектинов недостаточно для объяснения лекарственного действия яблок. Ведь, как мы видели, достаточно съедать в день два-три яблока. Пектины в яблоках соединены с веществами, также способными снижать содержание холестерина. В частности, это аскорбиновая кислота, фруктоза, магний. Так как эти молекулы действуют с помощью различных механизмов и на разных этапах, возможно, они производят синергический эффект, и целое яблоко дает больший результат, чем эти полезные составляющие, взятые отдельно даже в больших количествах.

Так или иначе яблоки оказывают положительное воздействие на холестериновый обмен, и есть достаточно рабочих гипотез для углубленного изучения противохолестеринового действия яблок.

Правда, существует столько причин - генетических, биохимических и других - повышенного содержания холестерина в крови, что никто не претендует на то, чтобы найти в яблоке универсальную панацею. Эти фрукты никак не избавят страдающих избытком холестерина от визитов к врачу и обычного медикаментозного лечения.

Надо помнить и то, что при некоторых болезнях сырые яблоки должны быть исключены из диеты, например, при язве желудка

Рыба на столе - здоровье в доме

Содержание холестерина в крови можно снизить за счет регулярного потребления рыбы. К этому выводу пришли сотрудники Индийского рыбнотехнологического института. Вот один из проведенных ими экспериментов:

рацион одной группы животных включал из жиров только масло кокосового ореха, а другой группе добавляли рыбий жир. Анализ крови показал, что содержание холестерина у животных первой группы в полтора раза выше.

Лечебные свойства интерферона

Интерферон, лекарственный препарат органического происхождения,эффективное средство борьбы с инфекцией, вызываемой стафилококками. Это установили сотрудники Института микробиологии и вирусологии Академии наук Украины. Они изучали действие этого препарата на мышей, зараженных стафилококками. Из заболевших животных выжили все, кому до этого вводили интерферон. В почках, где эта инфекция гнездится, у контрольных животных инфекцию находили через две недели. А у получавших дозу интерферона стафилококки исчезали на седьмой день.

И стал... блондином

После трехмесячного лечения от малярии Фамуэл Уано - житель одной из южных провинций Судана, стал неузнаваемым: темнокожий и черноглазый, он превратился в светлоглазого блондина с молочно-белой кожей.

Врачи местной больницы, стремясь объяснить причину этого удивительного превращения, утверждают, что перед поступлением в клинику больной лечился у знахарей. Лекарства, которые он принимал там, в соединении с противомалярийными препаратами и дали такую реакцию.

Гипертония и прямохождение

В числе сердечно-сосудистых заболеваний все большее распространение получает гипертония. Каков механизм возникновения и развития гипертонической болезни? Почему в наше время увеличивается число гипертоников?

Специалисты отвечают на эти вопросы по-разному, и это верный признак того, что истина еще не открыта, что поиск продолжается. Сухумские ученые физиолог Георгий Северьянович Белкания и терапевт Владимир Амиранович Дарцмелия пошли в этом поиске необычным путем: они увидели причину распространения гипертонии в... прямохождении, точнее говоря, в том, что современный человек слишком много времени проводит в вертикальном положении. Эти предположения ученые проверили в эксперименте, и в предлагаемой статье рассказывают о своих наблюдениях и выводах.

Возможно, несколько тривиальным покажется утверждение, что сердечнососудистые заболевания являются проблемой номер один для современной медицины, но ведь каждый четвертый-пятый человек в экономически развитых странах является потенциальным гипертоником со всеми вытекающими из этого последствиями. А они отнюдь не утешительны - это ишемическая болезнь сердца, инфаркт миокарда, атеросклероз, тяжелые гипои гипертонические кризы, инсульт. И если современная медицина в определенной мере совладала с увеличением смертности от этих заболеваний, то проблема профилактики их, в частности уменьшения заболеваемости артериальной гипертонией, продолжает оставаться весьма актуальной.

Создание крупных кардиологических центров, реализация широких национальных и межнациональных программ по изучению причин и механизмов развития гипертонической болезни, ее профилактике и лечению отражает озабоченность кардиологов продолжающимся нарастанием заболеваемости так называемыми "болезнями цивилизации", и особенно гипертонией. В центре проблемы, конечно, здоровье человека, но важное значение имеют и экономические издержки (а они огромны), которые несет общество в связи с временной и полной нетрудоспособностью, расходами на стационарное, амбулаторное и восстановительное лечение больных артериальной гипертонией.

Вот почему под пристальным вниманием ученых находится вопрос о причинах и механизмах развития этого заболевания. Медицинская наука - в поиске новых перспективных методов диагностики и не вообще гипертонической болезни (это можно сделать и при измерении давления крови), а диагностики различных состояний кровообращения и регуляции сердечнососудистой системы при этой болезни.

От выяснения этих и других вопросов зависят активная профилактика, тактика и успех лечения гипертонии.

В основе большинства современных представлений о происхождении и развитии этой болезни лежит нейрогенная теория Г. Ф. Ланга, созданная и плодотворно развиваемая в нашей стране. Согласно этой теории гипертония есть следствие психоэмоционального напряжения. Психические нагрузки и стрессы действительно - одно из неотъемлемых проявлений жизни современного человека, но далеко не всегда они являются очевидной причиной стойкого повышения давления крови. Об этом, кстати, говорил и сам Г. Ф. Ланг, это отмечают и другие исследователи.

Экспериментальные исследования воздействий стресса на сердечно-сосудистую систему лабораторных животных (крыс, кроликов, собак, кошек и других) показали, что стресс действительно на какое-то время повышает артериальное давление, но добиться стойкого повышения давления крови с последующим развитием характерных изменений в сердечно-сосудистой системе, то есть получить настоящую гипертонию, оказалось очень трудно.

Важно, очевидно, что у всех четвероногих в естественных условиях жизни гипертоническая болезнь бывает достаточно редко. Исключение в этом отношении составляют приматы - человек и обезьяны. Можно, конечно, говорить о высокой психоэмоциональной реактивности приматов, но следует обратить внимание и на одно общее биологическое их свойство - способность к прямохождению.

Прямохождение - это не просто вертикальное положение на двух конечностях. Это еще и способность основных систем организма противодействовать механическим эффектам силы тяжести. Например, скелетно-мышечная система обеспечивает устойчивость такой сложной многозвеньевой конструкции, какой является наше тело. Сердечно-сосудистая система противодействует гидростатическому эффекту гравитации, который проявляется в скоплении крови ниже уровня сердца. И если в неживой природе водопад всегда течет сверху вниз, то в живом организме благодаря сердцу и специальным механизмам регуляции нет водопада крови, а ее ток может идти и против направления силы тяжести - именно это позволяет обеспечить нормальное кровоснабжение органов тела, и прежде всего головного мозга.

Обезьяны по сравнению с остальными животными привычны к изменениям положения тела в пространстве, легко принимают вертикальную стойку, и это обусловливает весьма сходные с человеком и динамические характеристики скелетно-мышечной системы и кровообращения, и механизм ориентации тела в гравитационном поле Земли, и реакцию системы кровообращения на воздействие силы тяжести. И дело не только в морфологическом и функциональном соответствии сердечно-сосудистой системы человека и обезьян - такое эволюционно обусловленное "статическое" соответствие можно найти и у свиней, и у собак, и у кроликов, и у крыс, ибо сердце и сосуды многих животных весьма подобны человеческим. Дело в том, что по особенностям функционирования кровообращения все эти виды останутся четвероногими животными. Только у человека и обезьяны, способных принимать вертикальное положение, около 70 процентов крови локализуется ниже уровня сердца. А у четвероногих животных столько же крови находится на уровне сердца и выше него. Это принципиальное различие гемодинамической ситуации определяет и качественное отличие реактивных особенностей и механизмов регуляции сердечно-сосудистой системы приматов от четвероногих животных.

Многолетние исследования в области гравитационной физиологии, проводимые в Институте экспериментальной патологии и терапии АМН СССР (г. Сухуми), позволили сформулировать представление о значении ортостатического фактора (то есть вертикального положения тела) в развитии гипертонической болезни. Несколько неожиданное представление, если учитывать привычность для нас вертикальной (стоячей или сидячей) позы. Но, образно говоря, вертикальное положение - лишь внешняя оболочка весьма сложного и чувствительного механизма регуляции кровообращения. Механизма, благодаря которому животные, и прежде всего человек, приспособились к существованию в условиях земной силы тяжести.

Основной принцип регуляции кровообращения, как известно, состоит в том, чтобы объем крови, выбрасываемой сердцем, соответствовал емкости артериальных сосудов. При переходе из положения лежа в положение стоя минутный объем крови (МОК), выбрасываемой сердцем, уменьшается на 30-40 процентов. Много это или мало?

Если принять, что нормальный минутный выброс крови составляет 5 литров, то в вертикальном положении он снижается до 2,5-3 литров, а в отдельных случаях и ниже. Возникающее несоответствие между объемом крови и емкостью сосудов может вызвать снижение артериального давления (гипотонию) и уменьшение кровоснабжения мозга, что грозит потерей сознания.

У здорового человека этого не происходит, так как включаются рефлекторные и гормональные механизмы сокращения сосудов, емкость артериальной системы уменьшается и соответствие объем - емкость восстанавливается. Следом повышается артериальное давление и обеспечивается кровоснабжение головного мозга и всего организма.

Цена этого приспособления - постоянная прессорная реакция (спазм)

сосудов и усиленная работа сердца на протяжении всего пребывания человека в вертикальном положении, то есть 16 и более часов в сутки. Это и есть ортостатическая реакция сердечно-сосудистой системы. Механизм этот в течение жизни формируется постепенно, а параллельно этому происходит возрастное повышение артериального давления, причем наиболее интенсивно давление крови повышается в первые годы, именно тогда, когда ребенок осваивает стояние и прямохождение.

Что же, вертикальное положение тела - причина формирования артериальной гипертонии? Ответ на столь прямой вопрос мог дать столь же прямой эксперимент, который и был поставлен в нашем институте. Группу обезьян при помощи специальных комбинезонов лишили возможности использовать верхние конечности для передвижения и тем самым вынудили освоить прямохождение. Как и следовало ожидать, для обезьян эта задача оказалась нетрудной. Уже через несколько часов животные свободно стояли и ходили на двух ногах.

Внешне это все выглядит весьма эффектно. Обезьяны в ярко-оранжевых костюмчиках охотно контактируют с экспериментаторами, изобретательно и легко передвигаются на двух ногах не только по полу, но и по стеллажам и стенкам клетки - зрелище невольно вызывает восхищение, а вместе с ним и убежденность в полной приспособленности обезьян к таким условиям. Однако платой за эту приспособленность стала артериальная гипертония, которая развилась у животных за два месяца прямохождения и прогрессировала в дальнейшем. Когда мы писали эти строки, обезьяны-бипеды (двуногие - так их называют) прожили более двух лет и уже потеряли одного из своих "сотоварищей" от тяжелого гипертонического криза.

Заболевание у экспериментальных животных было установлено современными диагностическими методами, включающими измерение важнейших показателей кровообращения, таких, как давление крови, объем сердечного выброса крови, периферическое сопротивление сосудов в покое и при функциональных пробах.

Гипертоник всегда гипертоник, болезнь проявляет себя во всех условиях.

По отношению к нашим обезьянам это подтвердили специальные исследования, в которых оценка состояния сердечно-сосудистой системы проводилась у обезьян-бипедов и контрольных животных под наркозом. Это важный прием, который позволяет отличать просто повышенную реактивность сердечно-сосудистой системы, ошибочно принимаемую за гипертонию, от истинной болезни; снимает агрессивную и оборонительную реакцию, что тоже может повысить давление,- словом, отключает влияние психики, и тогда физиологическое состояние организма проявляется, если можно так сказать, в чистом виде. И что же? Давление крови у контрольных и у других здоровых животных под наркозом было даже ниже показателей, которые считают нормальными. Качественно иная ситуация проявилась у обезьян-бипедов гипертонические величины давления у них сохранялись и даже повышались, что весьма характерно для больных гипертонией.

Факты - упрямая вещь, и пришлось согласиться с тем, что прямохождение и прямостояние настраивают сердечно-сосудистую систему на повышение давления крови, а это, как принято теперь говорить, может явиться фактором риска в развитии гипертонической болезни.

Но как же так? Вертикальное положение тела, прямая походка привычны и естественны, это завоевание миллионолетней эволюции, да и болеют гипертонией далеко не все, хотя и ходят на двух ногах?! Чтобы разрешить это противоречие, подчеркнем, что имеет значение не только сама по себе ортостатика, но главным образом увеличение времени действия ее на организм.

Две трети, а в современных больших городах три четверти всей своей жизни человек проводит в вертикальном положении. Иными словами, исторически время действия ортостатического фактора у человека (пребывание в положении стоя или сидя) значительно увеличилось и продолжает увеличиваться.

Это связано с ростом средней продолжительности жизни, удлинением активного периода суток, на протяжении которого человек стоит, ходит и сидит.

Это сменная работа, особенно в ночное время, и другие условия жизни современного человека. Проще говоря, у современного человека все меньше остается времени для отдыха в положении лежа, а организм, по-видимому, совсем привыкнуть к этому не может.

Особое внимание следует обратить на детей. У них нервные и гормональные механизмы сосудистой регуляции еще только формируются и потому особенно ранимы. В этих условиях неоправданное, хотя и неизбежное, расширение активного периода суток закладывает основу для развития гипертонической болезни в юношеском и зрелом возрасте. Не случайно кардиологи обращают сегодня внимание на значительное "омоложение" гипертонической болезни.

Может возникнуть вопрос: что же, это призыв к человечеству перейти на "горизонтальный" образ жизни? Нет!

Но поправки внести необходимо. Суточный режим должен включать не только определенное количество движения, которое сегодня активно пропагандируется, но и столь же строго определенный объем физического покоя, о чем ревнители движения почему-то умалчивают. В процессе эволюционного развития у человека сформировался строгий суточный ритм двигательной активности, и отдых, особенно в ночное время,-1- столь же необходимая фаза этого ритма, как и напряжение. Наши исследования, в частности, показывают, что во время сна и отдыха в положении лежа снимается напряжение механизмов, повышающих тонус сосудов, и активируются нервные и гормональные системы, которые содействуют снижению давления крови. И это происходит потому, что в горизонтальном положении гравитационные условия кровообращения качественно иные, чем при стоянии.

Как будто бы и нет в этих утверждениях ничего необычного ("что за новость - прямохождение?!"), но за очевидностью простого мы иногда упускаем важное, иногда расцениваем его как невероятное и невозможное.

В данном случае этого не произошло. Экспериментальные данные о значении ортостатики в развитии и выявлении артериальной гипертонии получили подтверждение в клинике.

Уже разработаны и используются диагностические приемы, которые позволяют на "догипертонической" стадии выявлять у практически здоровых людей потенциальную склонность к этой болезни, а у гипертоников - точно и объективно обнаруживать степень заболевания. Дело в том, что при переходе из горизонтального в вертикальное положение и обратно состояние регуляции кровообращения может быть разным даже при одной и той же стадии заболевания. А эти разные состояния и лечить надо по-разному, причем тактика лечения отличается весьма существенно. На этих соображениях и основан введенный в практику новый подход к лечению больных, учитывающий разные состояния кровообращения при положении лежа и стоя. Как правило, состояние больного определяют в условиях покоя, в горизонтальном положении, соответственно этому назначают и лечение. А на практике большую часть времени человек находится в вертикальном положении, и состояние кровообращения именно в этом положении определяет всю клиническую картину. Наш подход направлен на ликвидацию этого противоречия, на то, чтобы лечение соответствовало истинному состоянию пациента.

Разработан также комплекс гигиенических и физических мер для лиц, склонных к гипертонической болезни, и больных в начальной стадии. Этот комплекс полезен и для практически здоровых людей как средство профилактики. Цель этих мер - увеличить резервные возможности сердечно-сосудистой системы и предупредить отрицательные последствия гравитационного действия ортостатики.

В заключение мы хотим дать читателям несколько практических рекомендаций из этого комплекса, которые легко выполнять в повседневной жизни.

1. По возможности соблюдайте суточный режим труда и отдыха. Сон - это не просто разгрузка психики. Отдых в положении лежа снимает гравитационное напряжение сердечно-сосудистой системы и нормализует ее основные механизмы регуляции. Никакое переключение на иные формы деятельности и никакие формы активного досуга не заменят абсолютно необходимого для человека отдыха в горизонтальном положении.

2. Периодический отдых в положении лежа или сидя с приподнятыми ногами - хорошая профилактическая мера против развития артериальной гипертонии, недостаточности венозного и артериального кровообращения в нижних конечностях. Эта форма отдыха (по 15-20 минут) особенно рекомендуется людям, работа которых связана с длительным стоянием или хождением на ногах (станочникам, почтальонам и т. п.). Очень полезно расслабленное лежание на горизонтальной поверхности (на полу, жестком топчане).

3. Одновременное воздействие на организм психического напряжения и стояния резко усиливает напряжение сердечно-сосудистой системы. Поэтому после психического напряжения не поддавайтесь желанию ходить из угла в угол, посидите просто 15-20 минут в кресле с приподнятыми ногами, а еще лучше полежите. Когда задерживается вылет вашего самолета, излишне "не циркулируйте" по аэровокзалу, а, спокойно расслабившись в кресле, ждите посадки. Перед тем, как стать в очередь за "дефицитом", прикиньте:

стоит ли данный товар чрезмерного напряжения сердечно-сосудистой системы и очередной ступеньки к артериальной гипертонии.

4. Всем, у кого нормальное или повышенное давление крови, и в первую очередь тем, у кого укорочен период ночного сна, рекомендуется спать на слегка (7-10 сантиметров) приподнятой в ногах кровати. Это обеспечит более эффективное восстановление нормального состояния сердечно-сосудистой системы. Кроме того, это способствует быстрому засыпанию и более глубокому сну. В первое время возможно ощущение прилива крови к голове, но оно скоро пройдет и не будет беспокоить. Для уменьшения этого ощущения можно пользоваться более высокой подушкой. Главное, чтобы ноги и нижняя часть туловища находились несколько выше уровня сердца. (Это положение не рекомендуется тем, у кого давление крови ниже 100/60 миллиметров ртутного столба.)

5. Утренний переход из горизонтального положения к вертикальному всегда достаточно серьезное испытание для кровообращения. Поэтому осуществляйте его постепенно, не спеша. Легкая утренняя гигиеническая гимнастика всегда полезна, но не злоупотребляйте физической нагрузкой сразу после сна, особенно бегом.

6. Утром, натощак обязателен прием жидкости - стакан холодного чая, сока, настоя шиповника и т. д. За ночь объем жидкости в сердечно-сосудистой системе всегда уменьшается, и его необходимо восполнить. Это улучшит условия для кровообращения при переходе к обычному режиму жизни.

7. После работы в ночную смену особенно необходим пассивный отдых в положении лежа.

8. Забота о здоровье детей - это прежде всего соблюдение режима дня.

Дети, особенно младшего возраста, должны спать (лежать) не менее 8-9 часов в сутки. Активный период суток у них должен обязательно заканчиваться сразу после телевизионной передачи "Спокойной ночи, малыши".

Дополнительный 1,5-2-часовой дневной сон - защита сердечно-сосудистой системы ребенка от гравитационного перенапряжения.

9. Только животные едят стоя, но даже и они после еды лежат. Прием пищи стоя и тем более на ходу - дополнительное напряжение для сердечнососудистой системы. Это, в свою очередь, создает весьма неблагоприятные условия для функционирования органов желудочно-кишечного тракта, что может способствовать развитию колитов, гастритов, язвенной болезни. Принимать пищу надо всегда сидя, с обязательным послеобеденным отдыхом сидя или лежа. По крайней мере не следует сразу после еды включаться в активную деятельность.

10. Не злоупотребляйте гипотензивными препаратами, особенно в дневное время. Если у вас повысилось давление, лучше лечь или сесть с приподнятыми ногами, чем глотать таблетку "от давления". Применение этих препаратов без контроля врача может усилить гравитационное напряжение сердечно-сосудистой системы. Если рекомендуемые меры не облегчают состояния, обязательно обратитесь к врачу.

Таковы эти рекомендации. Но "примеряя" их к себе, соблюдайте, пожалуйста, меру. Хотя пребывание в горизонтальном положении необходимо для профилактики гипертонической болезни, но только лежа "не убежать"

от нее. Лежание более длительное, чем необходимо, повышает чувствительность сердечно-сосудистой системы к последующему переходу в вертикальное положение, а следовательно, и гипертоническую реактивность. Вставая после длительного лежания, человек ощущает головокружение и слабость, может и потерять сознание. Это ортостатическая артериальная гипотония, которую организм одолевает сильным, а то и чрезмерным повышением сосудистого тонуса.

Для нормального функционирования кровообращения человеку необходима периодическая смена положения тела, что и лежит в основе суточного ритма.

Об этом необходимо помнить, особенно когда приходится длительно соблюдать постельный режим. И к вставанию надо заранее готовиться, периодически меняя положение тела, конечно, под контролем врача. Эту же рекомендацию следует соблюдать и работникам умственного труда, ибо длительное вынужденное сидение так же повышает чувствительность сердечно-сосудистой системы к вставанию. Чтобы избежать неприятностей, надо по возможности несколько раз в день подниматься из-за стола на несколько минут.

Читатель может спросить, а как же быть с бегом? Всяческая мышечная работа, в том числе и бег, оказывает тренирующий эффект на сердце и сосуды. Это актив бега, но у него есть предел. После бега гравитационная чувствительность сердечно-сосудистой системы резко усиливается. Это пассив бега. "Убегающий" от болезни сердца и сосудов должен помнить, что цель будет достигнута лишь в том случае, когда отдых, в том числе и лежа, будет пропорционален физической нагрузке.

Нам трудно согласиться с бытующим представлением о снижении физической нагрузки у современного человека. По-видимому, однозначно утверждать это нельзя. То, что мы двигаемся меньше, чем приходилось первобытному человеку, это очевидно. Но статическая нагрузка, связанная с прямохождением и стоянием, значительно увеличилась. А если к этому добавить и нарастающее "потяжеление" наших современников, то очевидным станет и общее значительное увеличение физической нагрузки на сердечно-сосудистую систему. Это именно та нагрузка, которая вызывает к концу дня ощущение усталости, тяжести в ногах и спине и естественное желание прилечь.

Не надо пренебрегать этим желанием и рваться на беговые дорожки. Необходимо и до бега отдохнуть, а после бега это необходимо вдвойне. Нормирование нагрузки и отдыха - основной, диалектически обоснованный путь профилактики гипертонической болезни.

Спасает нырятельный рефлекс

В начале 1974 года многие телеграфные агентства сообщили о необычайном случае, произошедшем с пятилетним мальчиком Вегардом Слеттемуеном из норвежского города Лиллестрема. Играя, он вышел на лед реки, провалился и утонул. Только через 40 минут аквалангисты достали из воды ребенка. А еще спустя 20 минут, когда врачи, почти не надеясь на успех, стали делать искусственное дыхание и открытый массаж сердца, у малыша появились признаки жизни. Двое суток Вегард был без сознания, а потом открыл глаза и спросил: "А где мои очки?" Почти часовое состояние клинической смерти не вызвало у него нарушений деятельности головного мозга.

Этот уникальный в истории медицины факт вызвал среди специалистов настоящую сенсацию. Ведь считалось, что срок пребывания утонувшего под водой, после которого практически еще возможно оживление, колеблется в пределах 6-12 минут. Даже если изредка и удавалось по истечении этого срока вернуть человека к жизни, он получал необратимые повреждения головного мозга.

В чем же дело, как объяснить этот феномен? Врачи высказали предположение, что мальчика спасла резкая гипотермия (понижение температуры):

вода, в которую он попал, не превышала плюс трех градусов Цельсия. Переохлаждение уменьшает потребность организма в кислороде, в результате чего необратимые повреждения мозга происходят значительно позже. Однако подобная гипотеза не удовлетворяла медиков, так как далеко не полностью объясняла чудесное возвращение к жизни Вегарда.

В марте 1975 года восемнадцатилетний американец Брвйен Канингхем вместе со своей машиной провалился под лед. Почти 38 минут он находился под водой, но тем не менее благодаря многочасовым усилиям врачей был спасен.

Этим происшествием заинтересовался американский ученый Мартин Немиро из Мичиганского университета. Ему удалось установить, что утонувшего, находившегося долгое время под водой, помогают вернуть из небытия два фактора - нырятельный рефлекс и холодная вода.

Доктор Мартин Немиро объясняет это следующим образом. Рефлекторная задержка дыхания при погружении в холодную воду вызывает у человека феномен замедленной деятельности сердца, иначе говоря - брадикардии.

Происходит это автоматически, поэтому его называют еще нырятельным рефлексом. При этом остающаяся еще насыщенной кислородом кровь перестает поступать к охлажденным тканям кожи, скелетным мышцам и другим органам, способным без вреда для себя продолжительное время переносить "голодный паек". Она вся устремляется к жизненно важным центрам организма головному мозгу и сердцу. Клетки их при таком режиме не погибают в течение нескольких десятков минут!

Открытие ученых в корне изменило подход к оказанию неотложной помощи людям, утонувшим в холодной воде. И действительно, в последнее время оно помогло врачам спасти от неминуемой, казалось, гибели еще нескольких "безнадежных" пострадавших.

Небезынтересно отметить, что, по мнению врача Майкла Дэвинсона, феномен брадикардии, который по эволюционной цепи был передан ныряющими млекопитающими человеку, особенно сильно сохранен у детей.

Расти быстрее!

Нередко от родителей можно услышать, что их дети растут быстрее в первой половине года. До сих пор это мнение считалось сомнительным. Однако опыты подтвердили, что дети растут в три-четыре раза быстрее в период между январем и июлем, чем между июлем - январем. Причем это явление характерно только для Северного полушария. В Южном полушарии Земли соотношение прямо противоположное: период самого быстрого роста ноябрь-март, так как здесь это летние месяцы с самыми длинными днями, когда солнечные лучи активно воздействуют на гипофиз, способствуя росту и развитию человеческого организма.

Самый близкий родственник!

Ближайшим родственником человека в животном мире является горилла.

К такому выводу пришли биологи, исследовавшие генетическую структуру человекообразных обезьян. Научные изыскания, показали, что в иммунной системе горилл имеются "человеческие" гены, в то время как у шимпанзе и орангутангов эти гены не обнаружены.

4. ФОРЕЛЬ НА ЭКЗАМЕНЕ

Селезенка свиньи против микробов у человека

Новый метод предложен и разработан советскими медиками из Научно-исследовательского института трансплантологии и искусственных органов (Москва). В разработке принимали участие ученые из Института эпидемиологии и микробиологии имени Н. Ф. Гамалеи.

...15-летняя девочка умирала от тяжелейшего сепсиса, антибиотики не помогали. Но произошло чудо: после сеанса очищения крови с подключением свиной селезенки девочка уже на другой день сидела на кровати и писала письмо родителям.

Вскоре в отделение реанимации 67-й московской городской клинической больницы с таким же тяжелым сепсисом поступил 35-летний мужчина. Та же ситуация - между жизнью и смертью. Та же бесполезность приема антибиотиков. И столь же удивительное возвращение "с того света" после очищения крови селезенкой свиньи.

Селезенка, как известно, играет огромную роль в защите организма от инфекции, ее элементы - лейкоциты и макрофаги - наиболее активно уничтожают инородные частицы, попадающие в кровь. Медики подсчитали: у людей с удаленной селезенкой послеоперационные осложнения возникают в 58 раз чаще. А сепсис за последние годы встречается все больше: резко увеличилось число устойчивых к антибиотикам микробов. И перед медиками встала задача: искать новые способы лечения сепсиса.

Попытки трансплантировать селезенку (чтобы усилить собственные защитные силы организма) к успеху не привели. Тогда ученые попробовали использовать ее как фильтр. Проходя через живые, функционирующие ткани, кровь так же невредима, как и при фильтрации через собственную селезенку. Эффект оказался поразительным.

Идею нового метода предложил профессор Анатолий Цыпин, заведующий отделом Научно-исследовательского института трансплантологии и искусственных органов.

Свиная селезенка особенно активно реагирует на всякую инфекцию - ее защитная система развита сильнее, чем у других животных. Она более приближена к человеческой, ее ткани совместимее с нашими. (Кстати, инсулин получают тоже из свиного органа - поджелудочной железы, а из сердца свиньи берут ткани для искусственного клапана, имплантируемого человеку.)

Как же выглядит процедура подключения донорской селезенки? В лучевую артерию больного, в запястье, вводится тонкая пластмассовая трубка, она соединена с артерией свиной селезенки, находящейся в термостате. Такая же трубка отходит от селезеночной вены, входя в вену больного. Получается замкнутый цикл. С помощью насоса зараженная кровь прогоняется через живой фильтр. Процедура длится примерно час. Этого времени хватает, чтобы донорская селезенка "расправилась" с микробами, возвратив человеку кровь очищенной и обогащенной биологически активными веществами. В особо тяжелых случаях череэ"несколько дней подключение повторяется. Но, как правило, эффект достигается с первого раза: анализ крови показывает резкое улучшение, кровь становится стерильной.

Достоинство этого метода еще и в том, что такое очищение стимулирует собственные защитные силы организма человека. Селезенка больного "устает", истощает свои резервы в борьбе с инфекцией, активность ее резко падает. А донорская оказывает организму необходимую поддержку, осаждая и поглощая болезнетворные микробы и токсины, помогает ей восстановить свои силы.

С помощью нового метода возвращено к жизни уже 40 пациентов. Метод перспективен, его, как считают советские ученые, можно будет применять и при других инфекционных заболеваниях.

Целебная ткань мозга

В последние годы стали активно развиваться исследования по трансплантации мозга у млекопитающих и человека. Цель исследований определить возможности и методы восстановления поврежденных или нарушенных функций головного и спинного мозга. Большинство исследований проведено на грызунах, а в последнее время и на обезьянах. В многочисленных опытах было показано, что клетки пересаженной ткани устанавливают прочные связи с нейронами хозяина, врастают в его нервную ткань и начинают нормально развиваться и расти. Более того, они даже улучшают состояние ткани хозяина, если она истощена. Главное же, трансплантация эмбриональной мозговой ткани, взятой из соответствующих участков мозга донора, восстанавливает определенные функции мозга хозяина. Восстанавливает она также повреждения и разрыв спинного мозга, причем на месте соединения не образуется рубец, а спинномозговые проводники регенерируются. Это открывает надежду на удачное лечение в будущем параличей конечностей, органов таза и дыхания.

Пчелы помогают ученым

Перед пчелами поставили важное задание. Болгарские ученые решили заставить пчел участвовать в работах по исследованию загрязнения окружающей среды. На основе анализа цветочной пыльцы, которую собирают пчелы, можно определить степень загрязнения окружающей среды гораздо точнее, чем с помощью аппаратуры, так как количество пчелиных "проб"

очень велико.

И вновь к загадкам невесомости

Двух симпатичных пассажиров корабля-спутника "Космос-1667" зовут Верный и Гордый. Эти две молодые обезьянки входят в состав довольно многочисленного космического "экипажа", отправившегося в путешествие на борту автоматической биологической лаборатории. Итак, речь идет об очередном космическом эксперименте. Какова его цель и почему объектом исследований вновь стали обезьяны, другие представители животного и растигельного мира?

- Вопрос вполне правомерный,- говорит академик Олег Газенко.-Действительно, пилотируемые полеты продолжаются уже месяцами, а мы "вдруг" возвращаемся к столь непродолжительным рейсам. Но противоречия здесь нет. В наших взаимоотношениях с невесомостью сложилась своеобразная ситуация. В целом мы знаем, как невесомость воздействует на человеческии организм, имеем возможность постоянно контролировать степень этого воздействия, в какой-то мере компенсировать отрицательные эффекты за счет, скажем, специальных физических упражнений и, наконец, как крайнее средство можем в любое время прекратить полет, если в этом возникнет необходимость.

И все же число наших вопросов к невесомости пока огромно. Особую актуальность имеют проблемы, связанные с начальной фазой космического полета, когда возникает, в частности, так называемая болезнь движения. Наблюдая за поведением какой-то группы животных или растений в полете, изучая воздействие на них невесомости, мы можем более четко вычленить влияние того или иного фактора. В то же время включение достаточно большого числа групп в состав "экипажа" позволяет получать и обобщенные данные.

Я назвал только одну причину, но есть ряд не менее веских доводов в пользу того, что многие аспекты, связанные с невесомостью и другими факторами космического полета, удобнее изучать на борту специализированных лабораторий.

- Советская программа биологических исследований на автоматических аппаратах,- рассказывает один из руководителей эксперимента доктор медицинских наук Евгений Ильин,- отличается полнотой и последовательностью. "Космос-1667" - уже седьмая по счету биологическая лаборатория, в то время как в США было запущено лишь два подобных аппарата.

Предыдущие эксперименты на биоспутниках позволили получить интереснейшие результаты по воздействию невесомости на живые организмы.

Было установлено, например, что низшие беспозвоночные с массой тела меньше одного грамма, в частности, мухи, обладают так называемой гравитационной независимостью. В текущем полете на мушках-дрозофилах мы попытаемся оценить энергозатраты при перемещениях в условиях невесомости. Это лишь один из экспериментов, впрочем, довольно тонкий.

Спутник "Космос-1667", как и предыдущая лаборатория, представляет собой по существу аналог пилотируемого корабля. Вновь основными пассажирами у нас являются обезьяны. На предыдущем были Абрек и Бион, на этот раз Верный и Гордый. Их возраст - 3-4 года. Поскольку средняя продолжительность жизни у обезьян меньше, чем у людей, то и развиваются они значительно быстрее, поэтому Верного и Гордого можно считать 18-20-летними "космонавтами". На корабле оба сидят рядом и могут видеть друг друга через прозрачную перегородку. Оба быстро освоились с невесомостью, бодры, нормально едят и пьют. И то и другое они получают, проделав соответствующие операции. Для этого они довольно долго тренировались на Земле, и никаких осложнений в космосе у них не возникает. Тем не менее воздействие невесомости, в частности появление одутловатости, стало заметным.

Известно, что этот эффект происходит из-за перераспределения крови, и на 5-6-е сутки полета, когда организм адаптируется, все приходит в норму.

В целом "экипаж" корабля, как уже говорилось, довольно многочисленный: крысы, рыбы, растения. Из новичков в этом полете -тритоны. Эти земноводные удобны для изучения процессов регенерации тканей и органов в условиях невесомости. Свойством регенерации обладают и многие органы человека кожный покров, ткани, кровь. Так что и здесь мы надеемся получить интересные результаты.

Человек и коралловый риф

Кораллы (коралловые полипы) относятся к морским беспозвоночным животным, их колонии образуют коралловые рифы и острова, которые, естественно, играют первостепенную и многообразную роль в жизни населения Океании. Прежде всего для жителей атоллов кораллы создают само жизненное пространство и при этом обеспечивают защиту береговой линии от разрушительного действия прибоя. Последнее особенно важно, если учесть, что как на атоллах, так и на вулканических островах чрезвычайно мало пригодной для возделывания земли.

Живой риф, принимая на себя удары волн, служит прекрасным естественным волноломом, который постоянно обновляется в результате роста кораллов. Мертвый же риф быстро разрушается и открывает волнам доступ к берегу. В конце 60-х - начале 70-х годов нашего века в период массового размножения "тернового венца" (вид морских звезд, повреждающих кораллы) погибло много рифов Тихого океана, и угроза размыва некоторых островов была вполне реальной.

Кораллы, обладающие массивным известковым скелетом, служат также аборигенам единственным источником извести для строительных и бытовых нужд. Особенно широко они применяются при строительстве различных сооружений, подвергающихся воздействию морской воды: причалов, молов, набережных и т. д. Для этой цели используются грубо обработанные блоки, которые высекают из крупных шаровидных колоний. Нередко на их поверхности остаются вполне отчетливые следы структуры коралла, по которым даже можно установить его видовую принадлежность. Отдельные блоки укладывают друг на друга и ничем не скрепляют между собой. Шероховатая поверхность обеспечивает хорошее сцепление, которое вскоре усиливают известковые водоросли.

Для строительства наземных сооружений подобный материал, сохраняющий пористость, свойственную живым колониям, почти не применяется.

Обычно для этой цели используют известняк, образовавшийся из отмерших кораллов. В открытых карьерах из него выкалывают небольшие плитки, которые и идут на кладку стен.

Вяжущий раствор получают путем гашения предварительно обожженной коралловой извести. Кое-где до нашего времени сохранились примитивные традиционные методы обжига. Извлеченные из моря и просушенные кораллы сваливают в кучу на заранее заготовленные дрова из стволов кокосовой пальмы или мангровых деревьев.

Все это окружают стеной из положенных друг на Друга крупных, массивных колоний. Диаметр такой печи достигает 10 метров при высоте стен 1,5- 2 метра. Поддув осуществляется через щели в кладке стены с помощью циновок из листьев кокосовой пальмы. Обжиг длится 7-10 дней, после чего печь должна несколько суток остывать.

Разобрав часть стены, обожженную известь выносят и измельчают деревянными пестиками, а затем гасят в ямках с пресной водой. При таком методе обжига кладка стены постепенно разрушается и ее приходится периодически заменять.

Там, где есть глина, стены складывают из кирпича, оплетая их снаружи гибкими прутьями. Такие печи, напоминающие по форме гигантские корзины, устанавливаются на кирпичном фундаменте и имеют нижний поддув. В некоторых местах наряду с подобными полукустарными приемами обжига используют и более мощные печи непрерывного действия. Загрузка в них топлива и кораллов производится сверху, а обожженная известь извлекается из бокового проема.

Запасы сырья в тропической зоне океана практически не ограничены, но их использование лимитируется тем, что большая часть рифов не обнажается во время отлива. Известь, получаемая при обжиге известняка кораллового происхождения, отличается высоким качеством, так как почти не содержит примесей. Ее используют для кладки стен, в штукатурных работах и для побелки помещений. Кроме того, в Юго-Восточной Азии и на некоторых островах Океании распространено жевание бетеля, в состав которого непременно входит известь.

Коралловые рифы поставляют также значительную долю питания, особенно белкового. Все островитяне постоянно испытывают недостаток животных белков. Даже на таком крупном острове, как Новая Гвинея, продукты охоты и животноводства в меню населения прибрежных районов играют весьма незначительную роль. На атоллах в пищу употребляются даже крысы-единственные дикие млекопитающие. Все остальные белки животного происхождения островитянам дает риф. Местное население широко использует в пищу не только рыб, но и многих беспозвоночных: ракообразных, моллюсков, иглокожих...

На рифе невозможно использовать сети и удочки, поэтому рыбу там промышляют копьями или стреляют в нее из лука. В лагунах атоллов выкладывают на дне сложную систему запруд из обломков кораллов. Во время высокого стояния воды рыба попадает в лабиринт, а выбраться из него не может и при отливе становится легкой добычей жителей.

Во время отлива собирают и брюхоногих моллюсков и крабов, но регулярный их промысел не налажен. В корзину сборщика попадает все, что случайно удается найти под обломками кораллов и в других укрытиях.

Большинство съедобных обитателей кораллового рифа не образует больших концентрированных скоплений.

Исключение составляют немногие виды, например, морские ежи - в пищу идет икра этих иглокожих.

Из моллюсков в качестве пищевых объектов главная роль принадлежит тридакнам. Мелкие виды ныряльщики собирают на небольшой глубине, для чего нужно разорвать пучок прочных шелковистых нитей -- биссуса, которым моллюски прикрепляются к рифу.

На островах Тонга их в сотнях корзин ежедневно выносят на рынок, где они пользуются неизменным спросом.

Гигантские же тридакны, живущие на глубине 5-15 метров, иногда достигают весьма внушительных размеров, и их трудно поднять на поверхность целиком. Для облегчения задачи ныряльщики разделывают добычу под водой и поднимают в лодку только мягкие ткани. Наибольшую пищевую ценность представляет собой мощный мускулзамыкатель, который перерезается при добыче моллюска. В пищу употребляют и другие мягкие ткани, за исключением пигментированных частей мантии, которые считаются ядовитыми. Раковины этой гигантской двустворки обычно остаются на дне, но иногда их также поднимают на поверхность и потом используют в декоративных целях, иногда в качестве надгробий. Своей величиной и красивой формой они издавна привлекали внимание путешественников, которые привозили их в Европу. Во многих католических храмах Старого Света до сих пор при входе можно видеть такую раковину, наполненную водой и предназначенную для ритуального омовения рук.

Добыча самых крупных ракообразных кораллового рифа - лангустов требует большого искусства, так как эти животные крайне осторожны и при любой опасности прячутся под крупными колониями, в щелях между кораллами и в других надежных укрытиях.

На островах Самоа издавна существует промысел морского многощетинкового червя, известного под местным названием палоло. Его употребляют в свежем и печеном виде, а для заготовки впрок сушат и затем пекут лепешки. Объем ежегодного промысла палоло служит ярким примером высокой биологической продуктивности кораллового рифа.

Рифовые животные не только играют важную роль в рационе островитян, они также используются для изготовления утвари, инструментов, орудий, украшений, предметов культа и т. д. С одной стороны, это объясняется отсутствием иного природного материала, а с другой - большим разнообразием рифовых организмов, в первую очередь моллюсков. Из их раковин раньше в большом числе изготовлялись различные режущие инструменты: ножи, скребки, тесла, сверла, при помощи которых производилась обработка дерева, чистка и разрезание рыбы, нанесение татуировки и пр. Сама форма раковины диктовала аборигенам возможность ее применения. Так, плоские и очень прочные створки жемчужницы как нельзя лучше подходят для изготовления лопат. Из внутренней части - столбика - раковины одного из крупных брюхоногих моллюсков получаются изящные ложки. Раковины третьего вида служили в качестве грузил для рыболовных сетей и удочек, из четвертых делались крючки для ловли крупных рыб за пределами рифа и т. д.

Широко распространены по всей тропической зоне Тихого океана сигнальные трубы и духовые инструменты из крупных раковин некоторых рифовых моллюсков. Громкие звуки, издаваемые с помощью таких труб, слышны на большом расстоянии. Музыканты способны извлекать из этих раковин звуки различной тональности.

Однако за последние десятилетия привозные товары фабричного производства почти полностью вытеснили на островах Океании самодельную утварь, орудия и инструменты, но украшения, традиционные музыкальные инструменты и ритуальные предметы повсюду продолжают изготовлять и использовать. Понятно, что ножи и пилы из раксвин уступают стальным, что работать железной лопатой или мотыгой гораздо легче и производительнее, однако дешевые безвкусные украшения из пластмассы и стекла не могут идти ни в какое сравнение с ожерельями или серьгами из красивых тропических раковин. Гитары и другие музыкальные инструменты были охотно приняты аборигенами, но они не заменили им трубу из большой раковины, так как только на этой трубе можно исполнить любимые старинные песни. Ритуальные же предметы вообще не могут быть заменены ничем, и они будут существовать, пока аборигены сохраняют свою самобытную культуру, которая усиленно искоренялась миссионерами.

Существует и еще одно важное обстоятельство, благодаря которому поддерживается традиционное прикладное искусство народов Океании: экзотические украшения из раковин охотно приобретают туристы, чем стимулируют их изготовление специально на продажу.

Подавляющее большинство моллюсков, раковины которых используют для украшений, обитает на коралловых рифах. Это, в частности, каури - раковины различных видов улиток. Большой спрос имеют ожерелья из одних каури, и особенно в сочетании с яркими семенами тропических растений. Они изящны и обладают неповторимым своеобразием благодаря приятным для глаза расцветкам и естественному глянцу. На каждом архипелаге выработались свои формы нанизывания бус, применяется свой исходный материал.

Особое место в искусстве аборигенов занимают различные культовые, ритуальные и декоративные маски, в глазницы которых папуасы Новой Гвинеи, как правило, вставляют мелкие виды каури. Благодаря своеобразной форме эти раковины с узким вытянутым устьем придают личинам суровое, почти живое выражение. Такие маски во время праздников и обрядов производят глубокое впечатление на эмоциональных туземцев.

Раковины двух видов рифовых моллюсков каури в течение нескольких тысячелетий служили денежными знаками и имели очень широкое обращение. Уже за полторы тысячи лет до нашей эры деньги-раковины имели хождение в Древнем Китае. Обнаружены каури в египетских пирамидах, скифских погребениях и других местах, отстоящих на десятки тысяч километров от коралловых рифов Тихого океана. Это свидетельствует о широких торговых связях между Европой, Африкой и Азией, имевших место уже в глубокой древности. В XII-XIV веках каури играли роль денег даже на северо-западе Руси, в Новгородской и Псковской землях. Наиболее широкий международный денежный оборот с помощью раковин осуществлялся в XVII-XIX веках. Купцы ряда европейских стран приобретали на островах Тихого и Индийского океанов огромное количество каури, стоимость которых в этих местах ничтожна, так как на каждом квадратном метре рифа можно собрать до сотни моллюсков.

На западном же побережье Африки они ценились необычайно высоко, потому что в Атлантическом океане эти животные не водятся. Здесь ими расплачивались, покупая черных невольников для американских плантаторов.

Известно, что в начале XVII века в Камеруне можно было купить раба за 60 раковин. Благодаря огромному ввозу каури в Западную Африку цена на них постепенно падала, но даже в конце XIX века, когда работорговля была официально запрещена, черный невольник в Уганде стоил всего 200- 300 раковин.

Совершая свои темные махинации, купцы далеко не всегда вели торговые книги, поэтому, несомненно, часть ввезенных в Африку каури нигде не учитывалась. Однако даже далеко не полные официальные данные говорят о невероятном размахе денежных операций с участием раковин. В одну только Гвинею в 1721 году было ввезено 150 миллионов каури. К началу XIX века их ежегодный ввоз увеличился до одного миллиарда штук, а всего, по самым скромным подсчетам, в XIX веке с коралловых островов Тихого и Индийского океанов вывезли не менее 75 миллиардов раковин каури. Ожерельем из них можно опоясать нашу планету по экватору 37 раз!

Значение каури в качестве монет продержалось в некоторых районах Индии до середины нашего века, а на некоторых рынках Океании и до сих пор вам могут предложить в качестве сдачи несколько маленьких блестящих раковин. Правда, теперь они, особенно для покупателя, не столько деньги, сколько сувениры.

С другой стороны, торговля раковинами тропических моллюсков для частных коллекций за последние десятилетия приобрела широкий размах, что существенно пополняет доходные статьи бюджета на ряде атоллов. Туристы, кроме раковин, охотно покупают также красивые выбеленные колонии кораллов.

Некоторые рифовые моллюски, раковина которых имеет хорошо выраженный перламутровый слой, находят широкое применение в ювелирном деле. С этой целью промышляются морские жемчужницы, а также крупные брюхоногие моллюски - мраморный турбо и нильский трохус, характерные обитатели коралловых рифов.

Изделия из раковин этих моллюсков - броши, запонки, пуговицы и др.производятся в ряде европейских стран и никогда не залеживаются на прилавках магазинов.

Все это говорит о том, что коралловые рифы, кроме чисто утилитарного и хозяйственного, имеют для человека еще одно, пожалуй, не меньшее значение - эстетическое и культурное.

Они представляют собой огромную ценность как изумительное творение природы. Территориально коралловые рифы расположены в тропической зоне Мирового океана, административно они принадлежат различным государствам, но, по существу, как и всякое неповторимое создание природы, их нужно рассматривать как достояние всего человечества.

Вместо спутников!..

...Птицу сопровождал вертолет. Голубь вполне мог бы заважничать: почетный эскорт снаряжали для него четыре научных учреждения - институты геологических наук, зоологии, ботаники и физиологии Украинской академии. Но ни о чем таком голубь, естественно, не знал. Он хотел одного - быстрее добраться домой, в голубятню, где его ждали корм и общество таких же пестрых почтарей. Ему не было дела до рокочущей поодаль металлической стрекозы.

Зато сидящим в вертолете людям хотелось знать о птице многое - какой маршрут она выберет; что происходит в ее голове. Тонкие проволочки соединяли подведенные к мозгу голубя электроды с укрепленным на его спине миниатюрным радиопередатчиком.

Сигналы принимали и записывали на борту вертолета - регистрировали электрическую активность мозга птицы.

Она долго летела строго по прямой, кратчайшим путем, ведущим к дому.

Но что это? Неожиданно птица изменила направление, заметалась. Хаотические рывки в разные стороны продолжались минут двадцать. Но вот, словно вырвавшись из невидимых пут, голубь снова полетел прямо по маршруту.

Поведение птицы вызвало явное удовлетворение экспериментаторов.

Как они и ожидали, зона беспомощных блужданий совпала со скрытым в недрах глубинным разломом. Рассекая земную кору на протяжении тысячи километров и уходя вглубь на сотни, эти гигантские трещины густой сетью покрывают всю планету. Однако с поверхности разломы, как правило, не видны.

Большинство разломов впервые были обнаружены на спутниковых снимках. Космическая высота как бы связывает воедино отдельные, кажущиеся независимыми, детали рельефа, объединяя разрозненные части в целостное изображение. С орбиты видна "просвечивающая" сквозь леса и горы, поля и пустыни структура глубоких слоев твердой оболочки Земли. Суть этого эффекта все еще не вполне ясна. Возможно, перемещения, вызвавшие когда-то в земной коре крупные сдвиги, еще не совсем затухли и, значительно ослабленные, продолжаются и в наше время. Естественно, они должны сказаться на рельефе. Другой причиной превращения тайного в явное может быть повышенная проницаемость разломов для поступающих снизу тепла, газов, подземных вод. Это не может не отражаться на растительности и выходящих на поверхность породах.

Есть над разломами и другие аномалии - электрические, гравитационные, магнитные. По-видимому, они-то и сбивают птиц с толку. Исследователи полагают, что их уникальные навигационные способности должны быть както связаны с восприятием информации о различных геофизических явлениях.

Эксперименты украинских ученых говорят в пользу этой точки зрения. Все голуби, влетая в зону разлома, надолго теряли ориентацию. Кроме того, здесь птицы явно испытывали стресс - электрическая активность их мозга резко повышалась. Отмечая места, где птицы сбивались с курса и снова выходили на верный путь, можно было без помощи космических наблюдений безошибочно нанести на карту контуры подземной трещины.

Дистанционное зондирование Земли ведется уже не один десяток лет. Самолеты и спутники оснащают фотографическими, телевизионными, инфракрасными и радиолокационными системами - сложной электронной и оптической аппаратурой, весящей десятки, а то и сотни килограммов. А тут всего лишь голубь! Правда, тоже технически оснащенный. Однако насколько проще выглядит этот "биотелеметрический зонд", который ученые предлагают использовать для геофизической разведки.

Причем не только оперативной, но и палеогеологической - рассказывающей о том, что происходило с земной корой в минувшие эпохи. Ведь птицы передают свои навигационные способности по наследству - "указания", куда лететь на зимовку, птенцы получают еще в яйце. Следовательно, нынешние поколения совершают осенние перелеты по трассам, проложенным их далекими предками, и вполне вероятно, что на этих маршрутах лежит печать древних геологических катаклизмов.

Наблюдения за полетами голубей позволили ученым выдвинуть и новую гипотезу о механизме ориентации птиц. Их "внутренний" компас исследователи уподобляют стабилизированной платформе, применяемой в технических навигационных системах авиации и космонавтики. Это устройство сохраняет неизменным положение своей главной плоскости, где бы ни находился управляемый с его помощью летательный аппарат.

Не исключено, что навигационный механизм птиц тоже содержит своего рода генетически заданную "плоскость", ориентированную определенным образом по отношению к направлению силы тяжести в районе родной голубятни и не изменяющую ориентации, если птица попадает в любую другую точку Земли.

Хорек работает электромонтером

Далеко в Северное море шагнули ныне вышки нефтепромыслов. Некоторые из них опираются стальными решетчатыми ногами в дно, лежащее на глубине чуть ли не двести метров. При строительстве одной такой вышки у берегов Шотландии возникла техническая трудность. Необходимо было протянуть сквозь устройство, уже плотно закрепленное на дне, электрокабель, по которому ток будет поступать к оборудованию, установленному на платформе. Но строителям никак не удавалось заставить этот кабель пройти сквозь довольно узкую трубу.

Тогда кто-то предложил обратиться в ближайший... охотничий магазин. В Шотландии популярна норовая охота при помощи хорька, и такого зверька там нередко можно купить или взять "напрокат" в магазине. Вскоре нефтяники встречали самолет, доставивший очень деловитого эксперта с двумя хорьками. Под мышкой он держал коробку, в которой оказалась кроличья тушка. Мощный компрессор единым порывом "продул" приманку сквозь трубу. А там уж за ней устремился один из хорьков. Второй же, его дублер, в это время плясал от нетерпения на поводке.

Надо, однако, сказать, что прежде чем запустить хорька в трубу, на него надели несложную упряжь, к которой был прикреплен тонкий, но прочный шнурок. Пробежав за добычей, зверек "продел" этот шнурок вдоль всей трубы. Тогда люди начали, постепенно наращивая, протаскивать сквозь трубу один тросик толще и прочнее другого, пока очередь не дошла до электрокабеля.

Вскоре владелец охотничьего магазина улетал с нефтепромыслов, увозя с собой неплохой гонорар за работу, выполненную его четвероногим персоналом.

Экзамены для форели

Многочисленные рыбоводческие хозяйства выращивают молодь осетра, лосося, форели в садках, а затем выпускают ее на волю. В реках и озерах эти рыбки становятся легкой добычей хищника. Установлено, что уже в первые дни после выпуска щуки могут уничтожить почти половину "заводского" молодняка. По-видимому, в искусственных условиях рыба вырастает непуганой, с угасшим оборонительным рефлексом.

Эксперимент, недавно проведенный в Лаборатории подводных исследований и поведения рыб (ВНИИ морского рыбного хозяйства и океанографии, Москва), показал, что выживаемость рыбы в естественной среде прямым образом связана с ее способностью к обучению. Эти исследования могут помочь рыбоводам сохранить своих питомцев невредимыми.

В эксперименте молодую форель, выращенную в садке, обучали в специальном "классе" - это камера, разделенная перегородкой на две половины. По условному сигналу - зажигалась лампочка - в одну половину камеры подавали импульсы электрического тока, и рыбкам приходилось переплывать в безопасную половину "класса". После тренировки в течение нескольких дней большинство рыбок научились переплывать в соседнюю камеру только по световому сигналу, без подкрепления током. У форели таким образом выработали условный рефлекс, который физиологи называют рефлексом избегания. Каждую форель обучали индивидуально, поэтому всех рыб, с которыми в.ели эксперимент, можно было разделить на несколько групп "по успеваемости".

Одни обучались быстро и уже на вторые сутки прекрасно усваивали урок по световому сигналу переплывали в соседний "класс". Другой группе для обучения потребовалось трое суток.

Кроме того, экспериментаторы выявили группу необучающейся форели - это рыбы с пассивно-оборонительным поведением. После включения лампочки они затаивались и пережидали сигнал в неподвижности.

На следующем этапе эксперимента появлялся искусственный "хищник".

Это была резиновая оболочка, в которую упрятали гарпунное устройство; размерами и формой она напоминала щуку. Экспериментатор мог передвигать "хищника", имитируя тактику охоты живой щуки. Искусственный "хищник" подходил к жертве на небольшое расстояние, а затем совершал бросок.

В опыте первые несколько бросков были холостыми - гарпун не выпускался.

Оказалось, что форель, быстро обучавшаяся в "классе", уже после одногодвух холостых бросков "хищника" делается недосягаемой. Эти рыбы быстро увертываются от "хищника". Наоборот, форель из необучающейся группы становится легкой добычей.

В эксперименте искусственный "хищник" при охоте вел себя всегда одинаково, а выживаемость форелей была разной: самой высокой в группе быстро обучавшихся рыб, несколько ниже в группе, где рефлекс вырабатывался медленно, а в группе "безнадежных тупиц" было больше всего потерь. Значит, успех охоты зависит от способности жертв к обучению.

Нужно отметить, что физиологи не впервые задумываются над тем, как усилить защитные рефлексы у рыбы ценных пород, которую выращивают на заводях. Были попытки применить для этого пугало - металлическую "рыбу", которая била током, если к ней прикоснуться. Уроки с пугалом оказались малоуспешными, так как удар тока часто вызывает у рыбы шок, после которого она просто ничего не помнит. К тому же в наших реках и озерах не водятся хищники с электрическими органами. Предлагали и другой способ обучения: в садок помещали особый аквариум, и растущая молодь могла в безопасности, через стекло, наблюдать, как охотится живой хищник. Однако такая учеба требует довольно значительных затрат на содержание аквариума и проходит довольно медленно. Так что, видимо, гораздо экономичнее будет способ, предложенный московскими исследователями: не обучать молодь, а выделять из нее группу рыб с врожденными способностями к выживанию в сложных условиях естественной среды.

Впрочем, тогда возникает вопрос: а что же делать с остальными рыбками?

Поэтому, видимо, наиболее перспективной будет селекция по следующему признаку: если брать икру и молоки только от быстро обучающихся производителей, то можно надеяться вывести такую породу форели, которая после выпуска в открытый водоем быстро разберется в ситуации и сумеет избегать щук.

Парадокс скорлупы

В инкубаторе цыплята проклевываются и выходят из скорлупы несколько медленнее и не одновременно, как у диких птиц. Молодняк приходится выбирать из лотков инкубатора по нескольку раз, а птенцы, которые вылупились раньше всех, часто гибнут.

Сотрудники кафедры зоологии МГУ создали специальное устройство "Синхротемп". Оно периодически оглашает инкубатор звуками щелчков.

Эти звуковые импульсы продолжитель

ностью всего лишь три сотых секунды непрерывно следуют друг за другом.

Оказалось, что именно такие звуки заметно ускоряют вывод цыплят и все новорожденные птенцы появляются на свет практически одновременно.

Развиваясь, зародыши уже на семнадцатый-восемнадцатый день начинают дышать в яйце. К этому моменту в воздушной камере яйца содержание кислорода резко снижается и, наоборот, растет содержание углекислого газа. В это же время возникает так называемый "парадокс скорлупы" - она резко снижает проницаемость для газов, значит, на последней стадии зародыш оказывается как бы в герметически закупоренной ячейке. Цыплятам в скорлупе приходится дышать чаще, для этого они делают резкие движения шеей и туловищем и в результате проклевывают скорлупу яйца. В это время и раздаются щелчки. В диких выводках первым щелкает лидер - наиболее развитый, "старший" зародыш в кладке, а другие цыплята подстраиваются под него. Устройство "Синхротемп"

звуками щелчков как раз и заставляет цыплят в инкубаторе дышать активнее и помогает им проклюнуться почти одновременно.

Быть может, недалек тот день...

Сейчас на земном шаре существует два вида зебр. Третий - квагга - жил в Южной Африке и был истреблен европейскими поселенцами. Последняя квагга, жившая в неволе, умерла в 1883 году в зоопарке Амстердама. Четыре фотографии и двадцать три шкуры - вот и все, что осталось от этого вида. Ученых давно интересовал вопрос, а нельзя ли из шкуры исчезнувшего животного выделить ДНК? Эту задачу удалось наконец решить американскому биохимику О. Райдеру. Он действительно выделил из кусочков подкожной ткани квагги незначительное количество ДНК. К счастью, методы генной инженерии позволили увеличить это количество, чтобы проверить, насколько ДНК квагги похожа на ДНК живущих ныне зебр. Сходство оказалось более чем убедительным. Генная инженерия развивается сейчас невероятно быстрыми темпами. И кто знает, быть может, недалек тот день, когда биологи смогут восстанавливать вымершие виды животных, вводя их ДНК в ядро яйцеклетки родственного живого организма.

Не трогайте песцов-старожилов

Исследования, проведенные на острове Врангеля учеными Института эволюционной морфологии и экологии животных АН СССР, установили, что у песцов есть свое "государство".

На одном из участков, где велись наблюдения, жило двенадцать выводков песцов. За год здесь родилось более сотни щенков. А к следующей весне из них осталось лишь несколько, другие покинули отчий дом. Оказалось, что в популяции песцов основу составляют опытные, взрослые звери, потомство которых непременно уходит с родительских участков. Большая часть молодых кочевых песцов образует новые семьи, оседлые же песцы составляют наиболее ценную часть популяции.

Какой же в связи с этим должна быть стратегия пушного промысла? Ученые говорят: охота должна вестись только на периферии участка, занимаемого популяцией. Ни в коем случае нельзя трогать песцов-старожилов, разрушать их норы - это очаг размножения. И тогда, встроившись в экологическую цепочку, мы сможем получать пушнину, не истощая популяций песцов.

Кенгуру в опасности

Кто же не знает этих симпатичных животных! Около сорока их видов населяют сегодня Австралийский континент и близлежащие острова. Среди них можно встретить и относительно небольших зверьков (крысиные кенгуру), и крупных, достигающих почти трехметровой длины (вместе с хвостом). К последним относятся большие серые и рыжие, а также валлару, правда, они несколько меньше двух первых.

При интенсивном разведении в Австралии овец кенгуру у фермеров попали в разряд заклятых врагов. Еще бы! Ведь они, как и овцы, питаются травой и, следовательно, являются их конкурентами. Зверьков начали усиленно уничтожать. К тому же у многих из них оказалось вкусное мясо и неплохая шкура. Уничтожению мелких кенгуру способствовали лисы, завезенные в свое время из Европы для борьбы с кроликами.

И все же до 1981 года в Австралии насчитывалось примерно 30 миллионов этих сумчатых. Однако сильная засуха, свирепствовавшая на континенте последние годы, более чем на половину сократила их численность, и некоторым видам грозит полное уничтожение. В печальный список попали большие серые кенгуру (правда, они стали редки уже десять лет назад) и рыжие, которые еще совсем недавно исчислялись в миллионах и были обычными для Австралии животными.

Австралийцы крайне обеспокоены сложившимися обстоятельствами.

"Дома" для насекомых

"Защищая природу, мы защищаем себя",- считают ученые Киргизии, создавшие первый на Тянь-Шане заповедник для насекомых.

Под эту необычную зону покоя правительство республики отвело обширный участок на берегу высокогорного озера Иссык-Куль. Здесь обитают шмели, дикие пчелы и другие легкокрылые.

Изучение их поможет ученым восстановить экологическое равновесие, нарушенное трудовой деятельностью человека, и защитить насекомых от уничтожения.

"Поэты" глубин

Странные завывания горбатых китов давно озадачивают ученых - до сих пор неясно, имеют ли они какой-нибудь смысл. Много лет изучали эти звуки биологи и обнаружили в них...

рифмы. Определенные звучания и фрагменты киты повторяют настолько последовательно, что, по мнению ученых, случайными совпадениями это не объяснишь. Возможно, киты используют "стихи" для передачи определенной информации.

Загадка ластоногих

Тюлень был голоден и, как только его отпустили в родную стихию, сразу же ушел на глубину, чтобы поохотиться за рыбой. Множество датчиков, закрепленных на теле животного, ничуть не мешали ему. Пятьдесят метров, сто...

Эти цифры не удивляли исследователей - ластоногий ныряльщик способен проводить под водой около часа и опускаться даже на 400 метров. Ученых интересовала тридцатиметровая отметка - именно на этой глубине датчики сообщили важную информацию.

Опыт проводила международная группа ученых близ берегов Антарктиды. Их поразила та стремительная скорость, с которой тюлени всплывают на поверхность после очень глубоких погружений. Никаких признаков кессонной болезни, сердце бьется спокойно, дыхание равномерное. А ведь водолазам приходится подниматься вверх с вынужденными передышками. Эти "ступеньки" необходимы, чтобы легкие успели устранить из крови излишний азот.

А у тюленя на глубине 30 метров насыщение крови азотом прекращается. Почему? Наблюдения, анализы и многочисленные перепроверки привели специалистов к убеждению, что животное умеет управлять своими легкими. При определенном давлении воды из мозга поступают нервные импульсы, и мышцы тут же сжимают легкие. Азот выдавливается из альвеол и распределяется по организму, переходит из крови в жировой слой и мускульную ткань, так сказать, на временное хранение.

Исследования продолжаются, ученых интересует - пригодится ли знание биологических особенностей антарктического тюленя при подготовке водолазов-глубоководников.

Причуды голубой крови

Голубая кровь течет не только в жилах сказочных королей и принцесс. Она существует и в природе, но лишь у низших форм жизни - пауков, скорпионов, крабов. Долгое время неясно было, для чего природа вдруг заменила гемоглобин, в основе которого железо, на гемоцианин - вещество на основе меди. Недавние исследования ученых показали, что без гемоцианина пауки бы и не выжили. У них ведь нет вен и артерий, а как без сосудов снабдить весь организм кислородом? Эту функцию благодаря своему сложному строению и выполняет гемоцианин.

Он очень точно, как сверхчувствительный регулятор, отмеряет необходимые порции кислорода. Одновременно он выравнивает температуру тела в соответствии с внешними условиями.

Плюющаяся кобра

Мозамбикская кобра, обитающая на юге Африки,- одна из самых опасных змей этого континента. Быстро сокращая мышцы, охватывающие ядовитые железы, кобра выбрасывает через отверстия в зубах две струйки яда. При этом она целит в глаза. Струйки летят почти на три метра. Попадание яда в глаз вызывает сильную боль, может привести к временной или даже постоянной слепоте. Надо заметить, что змея использует свое оружие лишь в оборонительных целях.

МАГАТЭ - против плодовой мухи

МАГАТЭ - Международное агентство по атомной энергии, организация, занимающаяся исследованиями в области производства ядерной энергии и другими смежными проблемами. В последние несколько лет ее сфера деятельности существенно расширяется, например, МАГАТЭ принимает активное участие в поисках воды в засушливых районах. Недавно МАГАТЭ приступило к уничтожению средиземноморской плодовой мухи в Египте. Муха эта поражает цитрусовые и косточковые плоды во всех районах Египта и существенно ограничивает расширение плодовых плантаций, да к тому же снижает качество фруктов. Но как же можно справиться с этой мухой и при чем здесь агентство по атомной энергии?

Оказывается, оптимальный способ борьбы с ней - стерилизация насекомых. Вначале сооружается установка для массового разведения этой самой плодовой мухи; строить ее будут полтора года, зато потом она сможет выпускать до миллиарда мух в неделю.

Причем с помощью радиоактивных излучений все эти мухи будут стерилизованы, то есть не способны производить потомство. После того как это полчище бесплодных мух выпустят на плантации Египта, род их прекратится. И произойти это должно не более чем за четыре года. Метод был опробован на итальянском острове Капри, а также в Мексике. Всюду он сработал очень эффективно-муха исчезла.

Комары не сдаются

Кому из нас не досаждали комары, кто не проклинал этих назойливых насекомых? Уже около 80 лет известно, что комары не только причиняют болезненные укусы, но и переносят опасные болезни. Как считают сегодня медики и биологи, комары переносят три основных типа заболеваний. Это, вопервых, малярия, возбудитель которой простейший организм - малярийный плазмодий угрожает ежегодно миллиарду человек, главным образом в тропических широтах. В Африке малярия каждый год убивает более миллиона детей. Во-вторых, это группа болезней, вызываемых микроскопическими нитчатыми червями. Эти червячки, внедряясь в лимфатическую или кровеносную систему, вызывают закупорку сосудов, тромбы, скопление лимфы в конечностях, из-за чего рука или нога может чудовищно раздуться (так называемая слоновая болезнь). Комар, всасывая кровь больного, потом переносит червячков здоровым людям. Эта группа болезней широко распространена в Южной Америке, Африке и Азии.

Наконец, комары переносят и заразные болезни, вызываемые микробами и вирусами,- это, например, тропическая лихорадка, желтая лихорадка, различные энцефалиты.

Ученых сегодня тревожит то обстоятельство, что, несмотря на их постоянные усилия победить эти болезни, комары продолжают свою опасную деятельность во многих районах мира.

Временами уже казалось, что победа близка. Так было после второй мировой войны, когда появилось новое химическое "чудо-оружие" - ДДТ. Казалось, близится час полного уничтожения комаров. Но у многих популяций крылатых кровососов развилась устойчивость к инсектициду, яд перестал действовать, и, кроме того, оказалось, что остатки ДДТ накапливаются в природе.

Нередко сам человек своей деятельностью создает благоприятные условия для размножения комаров. Так, американские исследователи обнаружили, что некоторые комары, опасные разносчики заразных болезней, стали использовать для размножения старые выброшенные покрышки автомобильных шин. Как известно, самки комаров откладывают яйца в водоемы, из яиц выходят личинки, затем окукливающиеся и, наконец, дающие взрослых комаров. Некоторые виды комаров в Америке начали сейчас откладывать яйца в те лужицы, которые скапливаются после дождя в старых покрышках. Уничтожение или использование изношенных шин-большая проблема. Если обычные покрышки еще можно мелко нарезать и снова пустить в дело как сырье для резиновой промышленности, то распространившиеся сейчас покрышки со стальным кордом не поддаются измельчению. Сжигать их - отравляется воздух, тратится бензин. Пробовали закапывать их в выработанные карьеры, но оказалось, что через некоторое время они "всплывают" из-под земли.

Большая часть таких покрышек в США просто разбросана вокруг бензозаправочных станций и ремонтных мастерских, где они быстро заполняются дождевой водой и становятся уютными колыбелями для следующего поколения кровопийц. Подсчитано, что ежегодно по территории Соединенных Штатов разбрасывается 240 миллионов использованных автопокрышек. Один энтомолог в штате Огайо проверил старую покрышку, валявшуюся около дома, в котором находился больной энцефалитом, и нашел внутри около 5000 личинок комара. Многие из них дадут взрослых насекомых, которые получат вирус из крови больного и передадут его здоровым людям.

Если в США рассадником комаров стали автопокрышки, то во многих латиноамериканских странах эти насекомые угнездились на кладбищах. Так, недавняя опасная эпидемия желтой лихорадки в Каракасе (Венесуэла) исходила с громадного столичного кладбища. Дело в том, что венесуэльцы, потерявшие близких, обычно ставят на могилу свежие цветы в вазах. Цветы постепенно отмирают, загнивают, вода в вазах, обогащенная питательными веществами, весной привлекает комаров. На кладбище, занимающем более 75 гектаров, насчитали более 190 тысяч ваз и горшков с цветами, где, по оценкам, живет около 50 миллионов личинок комаров.

Мертвым можно было бы оказывать почести с меньшим риском для живых, если бы применялись искусственные цветы, не требующие воды, но очень трудно изменить народные обычаи.

Администрации кладбища не удалось и убедить родственников умерших, чтобы в воду с цветами добавляли инсектициды.

Некоторые энтомологи предлагают применить против комаров другой вид комаров - представителя тропического рода токсоринхитес. Это огромный комар с размахом крыльев около трех сантиметров. Если бы эти комары сосали кровь человека, их укус был бы ужасно болезненным. К счастью, хоботок токсоринхитеса загнут и не может служить колющим оружием. Этим хоботком токсоринхитесы сосут нектар цветов. Однако личинки этого вида - хищники, за сутки съедающие до 400 личинок других, более мелких комаров. Таким образом, три или четыре такие личинки могут за несколько дней очистить от переносчиков заболеваний старую автомобильную покрышку.

Есть жизнь в кипятке!

На дне Тихого океана в 400 километрах к западу от залива Пьюджет-Саунд обнаружен сверхгорячий источник с температурой воды 400 градусов Цельсия. Благодаря большой глубине (большому давлению) вода остается в жидком состоянии. Но самое удивительное, что исследователи обнаружили в такой среде живые организмы:

бактерии, моллюски, некоторые виды червей, хотя, согласно традиционным взглядам, жизнь не может существовать при температуре выше точки кипения воды.

"Мамонтовые прерии"

На севере Якутии, там, где низменности омываются морем, повсеместно встречаются остатки таких крупных травоядных животных, как мамонты, шерстистые носороги, бизоны. Этих животных обычно объединяют одним названием - мамонтовая фауна. (При АН СССР создан Советский комитет по изучению мамонтов и мамонтовой фауны.) Поскольку считалось, что в далекие, отстоящие от нашей на десятки тысячелетий эпохи на территории Якутии простиралась арктическая тундра, естественно, вставал вопрос, чем могли кормиться эти животные.

Долгое время специалисты полагали, что мамонты обитали севернее 72-й параллели только в эпохи потепленияв межледниковые периоды. Однако в последние годы стали высказываться предположения, что мамонты были в северной Якутии и в ледниковые периоды, и даже на этапах максимального похолодания.

Эти предположения подтверждаются работами сотрудников Северо-Восточного комплексного НИИ Дальневосточного научного центра АН СССР (Магадан) и НИИ географии при Ленинградском государственном университете имени А. А. Жданова. Представлены бесспорные факты в защиту того, что мамонты обитали в арктических широтах в самые холодные периоды геологической истории Земли. Ученые считают, что в ледниковые периоды, когда акватория Северного Ледовитого океана круглый год была покрыта мощным ледяным панцирем толщиной в несколько метров, климат Арктики был крайне континентальным, и в летнее время равнины северной Якутии покрывались зарослями разнотравья, которые и служили прекрасным кормом для мамонтов и их травоядных сородичей. Эти особые, не имеющие современных аналогов ландшафты арктических степей иногда даже называют "мамонтовыми прериями".

Была исследована почва уникального природного памятника древности, расположенного на восточном берегу Быковского полуострова, вблизи города Тикси. Здесь сохранились древние лессовые породы, перемежающиеся со льдом. По общему объему лед составляет примерно 80 процентов всех пород, а встречающиеся ледяные "жилы" имеют ширину до 8 метров.

В слое почвы из горизонта, расположенного на высоте 23 метров над современным уровнем моря, была найдена кость запястья мамонта. Датирование по радиоактивному углероду позволило определить возраст находки: 21 630+240 лет. Возраст обнаруженных в соседнем горизонте остатков корешков трав - около 22 тысяч лет. Проведенный анализ сохранившихся спор и пыльцы высших растений позволил сделать вывод, что 22 тысячи лет назад, когда начиналась эпоха максимального похолодания, на территории северной Якутии преобладал не тундровый, а степной ландшафт. Исследования особо ценны тем, что впервые произведена стратиграфическая привязка: установлен не только возраст кости мамонта, но и строение и возраст пород, в которых она найдена.

В эпоху плейстоцена уровень Мирового океана понижался. В некоторых местах он был почти на 100 метров ниже современного, и прибрежные районы морского дна таким образом становились сушей. Ученые считают, что шельфовые зоны восточносибирских морей в это время превращались в степи, густо заросшие злаковыми растениями. Они-то и могли служить природными мостами, которые позволяли крупным представителям мамонтовой фауны мигрировать из Евразии в Северную Америку.

Наш современник бронтозавр и другие

...Профессор Краснодарского сельскохозяйственного института Е. Величко (он работал тогда в Республике Мали экспертом ЮНЕСКО) ехал с женой из Катибугу в Бамако. Было около восьми часов утра. Внезапно дорогу стало переходить совершенно необычное животное: на первый взгляд это была двухметровая ящерица. Но от ящерицы, пусть даже такого небывалого размера, его отличал четырех-пятисантиметровый волосяной покров шоколадной окраски и хвост. Величко успел притормозить машину в пяти метрах от животного. Солнце, как вспоминает он, светило в спину, видимость превосходная. Можно было различить, как переливается в изгибах туловища и колеблется ветром его опушение. Хвост был длинным, пушистым, больше лисьего. Двое людей при свете солнца рассматривали с близкого расстояния это диво минут пять, пока оно не скрылось в овраге по другую сторону дороги.

"Никогда бы не подумал, что такие животные существуют... Но, в конце концов, я не знаток местной фауны". После поездки Величко просмотрел соответствующую литературу - ничего похожего не нашел.

А далее произошло то, что непременно следует за такими историями,человек не может успокоиться, его любознательности претит неведомое, он ищет литературу, ищет собеседников и наталкивается... на слушателей двух типов.

"Вечером того же дня к нам "на огонек" зашли директор Сельскохозяйственного политехнического института в Катибугу Карамого Думбия и завхоз Бикай Фофана. Вполне естественно, я рассказал о виденном и спросил, что это был за зверь. Думбия, снисходительно улыбнувшись, ответил, что встреченная мною ящерица описывается в народных сказках, но в действительности ее не существует.

Несколько обидевшись, я ответил, что подобных сказок мне слышать не доводилось, а речь идет о том, кого мы видели с женой не далее как двенадцать часов назад.

Фофана же, несмотря на исключительную выдержку, присущую представителям племени бомбара, вспылил и заявил Думбии, что слышал об этом звере и знает нескольких человек, которые его видели... Сказки сказками, добавил он, но в основе народных преданий все же нередко лежат действительные факты!" (Как часто в этнографических статьях высказывается эта же мысль, но допущение ее имеет право на существование не далее конца абзаца!)

В письме Величко, предупреждая естественные вопросы, писал, что они с женой переживают досадное чувство из-за того, что в тот момент с ними не было фотоаппарата - остался дома, да еще заряженный цветной пленкой.

И далее: "Но я более чем уверен, что среди рассматривающих фотографию, если бы она была сделана, нашлось бы тоже немало скептиков, которые осмелились бы высказать предположение, что это фальсификация".

История эта типична.

До сегодняшнего дня сообщения о многих животных, остающихся неведомыми, особенно о таких, чей образ жизни не предполагает встречи с человеком, поступают только от случайных очевидцев. Их игнорируют в первую очередь те, кого они должны были заинтересовать прежде всего,- зоологи. А ведь уже в наше столетие часть этих "непрофессиональных" сведений позволила "узаконить" такие вполне реальные объекты, как медведь Кодьяк, волк Гагенбека, гривастый волк, африканский павлин, белый носорог, карликовый бегемот, большая лесная свинья, окапи, чепрачный тапир, большая панда, варан острова Комодо... Вполне очевидно, что время открытия новых видов крупных животных при всей, казалось бы, изученности фауны Земли еще не истекло.

Да и некоторые виды приматов стали известны лишь в XIX веке. Первое научное описание человекоподобных - шимпанзе, гориллы, орангутанга и гиббона-было сделано в 1854 году. В 1903 году описан подвид горной гориллы (а шкура и череп ее попали в Европу лишь в 1913 году). Американский зоолог и антрополог Джордж Шаллер, изучавший этих высших обезьян в шестидесятые годы нашего столетия, сообщал еще и об упорных слухах о человекообразном существе какундакари, живущем в бассейне реки Конго,

Еще полтора столетия назад вообще всех человекоподобных называли орангутангами либо дикими людьми. Крупнейший советский приматолог М. Нестурх относит становление приматологии как науки лишь к середине пятидесятых годов текущего века.

За каждым из открытий в животном мире стоят большие путешествия, экспедиции, исследования людей самых разных профессий - зоологов, биологов, музейных и архивных работников и вместе с ними исследования филологов, этнографов, свидетельские показания геологов, лесничих, пастухов, землепашцев, охотников. Одним словом, всех тех, кто часто бывает на природе. Если систематически читать периодическую печать, то можно удивиться обилию информации подобного рода. И все же, только представ перед зоологом для всевозможных измерений, анализов, сопоставлений, недоумении и споров, открытое существо получает право на жизнь.

Опросный метод исследования постепенно все больше и больше распространяется не только в юриспруденции, социологии, журналистике, этнографии, но и в медицине. Сегодня за ним можно предположить гораздо большие возможности, нежели доселе. Самое главное - не сбиться на тропу курьезо- и монстротворчества.

Это самый легкий и в то же время неблагодарный путь.

Чего стоят выпады в адрес пресловутой Несси, вина и ненаучность которой состоят лишь в том, что с 565 года аналогичное существо видят (начиная с монаха Колумбуса - не правда ли, ситуации повторяются?) в основном люди, живущие в графстве Инвернесс и работающие на природе, а не те, кто задается целью поймать, убить и положить под микроскоп! Может быть, даже очень хорошо, что есть в тех же краях менее знаменитые, менее разрекламированные объекты для исследований, в озерах Лох-Морар и ЛохЧиин, не имеющие пока имен собственных, которым, может быть, повезет больше, чем Несси, ибо они дождутся серьезного изучения. О подобных незнакомках и незнакомцах поступают сведения и из других стран, в том числе из нашей.

А как же обстоят дела с собственно бронтозавром?

В Конго, к северу от экватора, в краю непроходимых, каждый год затопляемых водами реки Ликуала-оз-Эрб болотистых лесов, расположено озеро Теле. Флора и фауна республики изучены слабо, а этот район очень редко посещается людьми. Озеро "принадлежит" жителям селения Боа, расположенного от него в шестидесяти километрах. Из века в век передается здесь устная информация об обитании там странных, необычных животных.

Особенно часто рассказывают о мокеле-мбембе. Его и в наши дни видят немногочисленные местные жители.

Озеро простирается с севера на юг на пять километров, с запада на восток - на четыре километра. Максимальная глубина в центре лишь немногим более двух с половиной метров.

В некоторых местах есть глубокие ямы - до шести метров. Цвет воды темный из-за гниющих растительных остатков. Видимость в воде не более полуметра. Толщина илистых отложений неравномерна, от 70 до 150 сантиметров. От озера отходят рукава, превращающиеся в лесные реки-протоки.

Глубина одной из них достигает шести метров, что, по мнению побывавших там исследователей, позволяет свободно двигаться довольно крупным зверям. Кстати, частое заблуждение, что неизвестные крупные животные могут жить лишь в глубоких водоемах, дескать, "рыба ищет, где глубже".

В древности ведь гигантские рептилии обитали на мелководье, им был свойствен полуводный образ жизни, который, в частности, позволял зверям перемещать свои непомерно тяжелые тела.

Первая экспедиция в этих краях побывала в 1913 году, но в связи с открывающимися военными действиями в Европе она была отозвана. Немецкие ученые воссоздали со слов местных жителей облик животного. Его представляли величиной со слона или гиппопотама, с подвижной длинной шеей, мускулистым, как у аллигатора, хвостом серо-бронзовой окраски. Местом жительства определили пещеры песчаного берега, полускрытые водой.

Животное сочли растительноядным.

Следовательно, замечания критиков по поводу недостаточности кормовой базы в этом случае отпадают.

Затем последовали экспедиции семидесятых годов: французская, американская и американо-конголезская.

Все с той же целью - проверить, достоверны ли слухи относительно будто бы обитающего в тех местах животного, не похожего ни на какое другое.

Исследовали опросы, суммировали сведения, подробно изучили местность.

Первая конголезская экспедиция двинулась в путь из Браззавиля 3 апреля 1983 года. Ее возглавил биолог (что, к сожалению, далеко не всегда бывает!)

Аньянья, выпускник Гаванского университета. Он специализировался на изучении фауны Центральной Африки и не раз уже путешествовал на север страны. Был и в районе Ликуалы в 1981 году в составе смешанной экспедиции.

На эти факты следует обратить особое внимание: биолог с университетским образованием, побывавший не только в подобных экспедициях, но и буквально в этих местах! Биолог, а не заезжий любопытствующий турист и не пастух. А это значит: если будут получены какие-нибудь данные, то к ним, бесспорно, придется отнестись серьезно.

Итак, в путь за Аньяньей!

Сначала был изучен район возле деревни Буанила. Жители ее показали членам экспедиции большой омут на реке Ликуала-оз-Эрб глубиной более 13 метров. Его издавна считают излюбленным местом пребывания чудовища. Якобы именно здесь в спячке оно проводит большую часть года, обычно в декабре-январе напоминает о себе.

Его видели многие. Местный житель Уильям Экенге в 1980 году пережил чрезвычайное событие: видел существо в крайне возбужденном состоянии. В течение нескольких часов оно ворочало комья земли и ломало с грохотом деревья на мысе, который в результате исчез полностью. Экенге имел возможность наблюдать животное довольно долго отдыхающим на поверхности реки после произведенных разрушений. Исследователи побывали на месте происшествия и видели многие свидетельства описанного им бунта местной "Несси".

За несколько дней до посещения экспедицией деревни Эдзама на той же реке здесь случилось еще кое-что. Жительница селения, плывя на пироге, натолкнулась, как ей показалось, на мель. Она налегла на шест. Мощный толчок выбросил пирогу на берег. Над водой, издавая рев, появилась голова чудовища, а затем и большая часть его туловища. Около получаса животное не могло успокоиться, демонстрируя свою мощь, пока на берегу не появились люди. Они прибежали на крики женщины...

Члены экспедиции исследовали место и этого происшествия. Они нашли плавучий остров из толстого слоя песка на "плоту" из отмершей водной растительности. Поверхность песка была как будто отутюжена гигантским катком.

Там же ученые подобрали клочки кожи серого цвета с бронзовым отливом, возможно, принадлежащие потревоженному чудищу. Как жаль, что к однажды опубликованным фактам редко возвращаются и вместе с угасанием читательского интереса информация о реальных фактах уходит в небытие.

Услышим ли мы в ближайшее время о том, кому могут принадлежать эти клочки кожи? Судя по редким сообщениям, их изучают сейчас в Браззавиле.

Позже на одной из отмелей удалось сделать слепки и фотографии следов неведомого двуногого животного, оставившего их на протяжении нескольких сотен метров. Диаметр следа15 сантиметров, но, к сожалению, ни в одной из статей Аньянья не упоминает о форме следа и длине шага.

И еще информация. Местный охотник Эмманюэль Монгумела трижды наблюдал странное огромное длинношеее животное, поедающее листья и плоды деревьев...

На озеро Теле исследователей сопровождали семь жителей деревни Боа. Кстати, предшествовавшая американская экспедиция до крайности испортила отношения с местными жителями, что во многом отразилось и на работе в 1983 году, ибо немало времени ушло на то, чтобы изменить в лучшую сторону мнение о пришельцах.

Дорогу к озеру пришлось буквально прорубать. Под ногами колебалась трясина. Каждый следующий шаг первым делал проводник.

Надо заранее оговориться, что участники экспедиции хорошо знали тех животных, которые водятся в озере, реке и их окрестностях,- гориллу, гигантских черепах, крокодилов, гигантских ящериц, змей, буйволов, слонов, гиппопотамов.

Все дни пребывания на озере искали следы мокеле-мбембе, но безрезультатно. Дни проходили за днями. Участники экспедиции переключились на съемку богатейшей местной фауны - все известные в республике виды водятся в районе Ликуалы.

Итак, наступил последний день экспедиции. Было раннее утро 1 мая. Последним день был потому, что кончились припасы. Аньянья занялся съемками фильма об обезьянах. Вместе с местными жителями Дикумбу и Манзамойя он подошел к озеру.

Внезапно раздалось: "Посмотрите на это, посмотрите на это!" Приблизившись сквозь заросли к Дикумбу, Аньянья замер от неожиданности: примерно в трехстах метрах от берега над поверхностью воды возвышалась змееподобная голова на длинной шее. Надо сказать, что джунгли вплотную подступают к воде и на мелководье также растут кустарники и деревья. Поэтому, чтобы разглядеть животное, пришлось пройти по мелководью метров шестьдесят. Аньянье подумалось, что существо услышало их, потому что, перестав озираться, оно стало медленно погружаться в воду.

В фотоаппарате пленка почти кончилась. Аньянья стал ловить объект видоискателем. "Ничего не увидев, я все равно начал снимать,- вспоминал он.- Хотя и сразу понял, что пленка кончилась..." Затем, опомнившись, он стал смотреть в объектив. И увидел:

черный блестящий на солнце затылок, коричневую спереди шею, гладкую, блестящую, и глаза продолговатоовальные, как у крокодила, а также широкую мощную спину протяженностью до трех метров. Аньянья считает, что животное может быть только рептилией.

Оно медленно погружалось в воду. Шея из воды торчала примерно на метр. И это, бесспорно, была далеко не вся шея. Погрузив туловище в воду, животное еще несколько минут рассматривало людей. Когда оно скрылось совсем, все поспешили в лагерь за два километра от озера. Оттуда в маленькой лодочке, теперь хорошо снаряженные, поплыли к месту, где мокелембембе ушло под воду (никто не сомневался, что видели именно его). Но животное больше не показывалось...

Глава экспедиции, он же автор нескольких статей о мокеле-мбембе, предупреждает читателей, что с классификацией торопиться не следует. Можно лишь допустить, что он примерно соответствует нашему представлений о бронтозавре.

Чтобы убедиться в этом, необходимо увидеть зверя нескольким исследователям, хорошо представляющим себе гигантских рептилий прошлого. И обязательно вблизи. И в полный рост,

В Ликуале конголезский ученый по своим наблюдениям, а также по свидетельским показаниям уроженцев этой местности насчитал еще несколько крупных неизвестных науке животных. Это крокодил нколи, достигающий в длину 15 метров, восьмидесятиметровый питон маамба, живущий i подводных пещерах, и мбиелу-мбиелу-мбиелу - животное, похожее на несколько вязанок хвороста, которое лишь иногда бесшумно поднимаете"

на поверхность водоема в абсолютно тихую погоду, а затем так же бесшумно уходит на дно.

О подобных существах мне не раз приходилось читать, сведения о них встречаются в литературе о Вьетнаме, но есть такие звери и на территории нашей страны. Они мало известны, хотя сообщения о них и опубликованы.

Наиболее впечатляет описание Всеволода Иванова.

С писательской дотошностью излагает Всеволод Иванов происшедшее с ним. И приводит некоторые сведения, полученные в результате опроса. По форме и существу эту запись можно считать классическим свидетельским показанием. Только поэтому ее следует привести полностью. И вряд ли для этого представится более благоприятный случай...

"Весна 1952 года в Коктебеле была холодная и дождливая. Еще апрель был туда-сюда, а май был дождлив и холоден. Все же я часто ходил в горы, преимущественно к подножию скалы по имени Чертов палец или к трем соседним ущельям...

14 мая после длительных холодов наступила безветренная теплая погода.

Предполагая, что во время бурь море выкинуло на берег немало цветных камушков, я прошел опять мимо Чертова пальца, по ущелью Гяур-Бах, а затем, чтоб не тратить много времени на трудный спуск к берегу моря в Сердоликовую бухту, на скале, возле дерева, откуда видна вся бухта, ширина которой метров 200-250, я привязал веревку и легко спустился с ее помощью вниз, оставив ее в траве... У берега, среди небольших камней, обросших водорослями, играла кефаль. Подальше, метрах в ста от берега, плавали дельфины...

Дельфины стайкой двигались по бухте влево. Должно быть, туда передвинулась кефаль. Я перевел глаза вправо и как раз посредине бухты, метрах в пятидесяти от берега, заметил большой, метров 10-12 в окружности, камень, обросший бурыми водорослями. В своей жизни я много раз бывал в Коктебеле и в каждое посещение несколько раз бывал в Сердоликовой бухте. Бухта немелка, глубина начинается шагах в десяти от берега,- а этого камня в середине бухты я не помнил. От меня до этого камня было метров 200. Бинокля со мной не было. Я не мог рассмотреть камень. И камень ли это? Я отклонился назад, поставил "глаз" против сучка дерева и заметил, что камень заметно уклоняется вправо. Значит, это был не камень, а большой клубок водорослей. Вырванные бурями, откуда принесло их сюда?

Может быть, их прибьет течением к скалам и мне стоит посмотреть на них?

Я забыл дельфинов.

Покуривая трубку, я начал наблюдать за клубком водорослей. Течение, по-видимому, усиливалось. Водоросли начали терять округлую форму. Клубок удлинялся. В середине его показались разрывы.

А затем...

Затем я весь задрожал, поднялся на ноги и сел, словно боясь, что могу испугать "это", если буду стоять на ногах.

Я посмотрел на часы.

Было 12.15 дня. Стояла совершенная тишина. Позади меня, в долине ГяурБах, чирикали птички. Усиленно дымилась моя трубка.

"Клубок" развертывался.

Развернулся.

Вытянулся.

Я все еще считал и не считал "этом водорослями, до тех пор, пока "это" не двинулось против течения.

Это существо волнообразными движениями плыло к тому месту, где находились дельфины, то есть к левой стороне бухты.

По-прежнему было все тихо. Естественно, что мне пришло сразу же в голову: не галлюцинация ли? Я вынул часы. Было 12.18.

Реальности видимого мной мешало расстояние, блеск солнца на воде, но вода была прозрачна, и оттого я видел тела дельфинов, которые были вдвое дальше от меня, чем чудовище.

Оно было велико, очень велико, метров 25-30, а толщиною со столешницу письменного стола, если повернуть ее боком. Оно находилось под водой на полметра-метр, и, мне кажется, было плоское. Нижняя часть его была, по-видимому, белая, насколько позволяла понять это голубизна воды, а верхняя - темно-коричневая, что и позволило мне принять это за водоросль.

Я был один из многих миллионов людей, которому суждено было увидеть это чудовище. Наше воспитание, не приучавшее нас к появлению чудес, тотчас же начало мешать мне. Я начал с мысли - не галлюцинация ли это?

Нащупал горящую трубку, затянулся, посмотрел на скалы и еще раз вынул часы. Все это мешало мне наблюдать, но в конце концов я подумал: "Ну и черт с ней, если и галлюцинация! Буду смотреть".

Чудовище, извиваясь, так же как и плывущие змеи, не быстро поплыло в сторону дельфинов. Они немедленно скрылись.

Это произошло 14 мая 1952 года.

Первой моей мыслью, когда я несколько пришел в себя, было - надо немедленно спуститься ближе к берегу. Но сверху, со скалы, мне виднее, а если бы я пошел вниз, то, возможно, какая-нибудь скала закрыла бы от меня чудовище или оно могло скрыться. Я остался на прежнем месте. Я видел общие очертания, но не заметил частностей. Я, например, не видел у чудовища глаз, да и как под водой я мог их видеть?

Угнав дельфинов и, может быть, и не думая за ними гнаться, чудовище свернулось в клубок, и течение понесло его опять вправо. Оно снова стало походить на коричневый камень, поросший водорослями.

Отнесенное до середины бухты, как раз к тому месту или приблизительно к тому месту, где я увидел его впервые, чудовище снова развернулось и, повернувшись в сторону дельфинов, подняло вдруг над водой голову. Голова в размер размаха рук похожа была на змеиную. Глаз я по-прежнему не видал, из чего можно заключить, что они были маленькие. Подержав минуты две голову над водой - с нее стекали большие капли воды,- чудовище резко повернулось, опустило голову в воду и быстро уплыло за скалы, замыкавшие Сердоликовую бухту.

Я посмотрел на часы. Было без трех минут час. Я наблюдал за чудовищем сорок минут с небольшим.

Справа поднимаются скалы очень крутые, и в соседнюю бухту попасть было невозможно.

Я поспешно пошел домой".

Как и профессор Величко, Всеволод Иванов не удовлетворился своими впечатлениями. Он попытался провести опросы.

"Марья Степановна Волошина, являющаяся хранительницей всех коктебельских преданий и обычаев, рассказала, что в 1921 году в местной феодосийской газете была напечатана заметка, в которой говорилось, что в районе горы Кара-Даг появился "огромный гад" и на поимку того гада отправлена рота красноармейцев. О величине "гада" не сообщалось. Дальнейших сообщений о судьбе "гада" не печаталось. Кроме того, Мария Степановна сказала, что в поселке тоже видели "гада", но недавно, а знает подробности... жена искусствоведа Габричевского, которая живет в Коктебеле безвыездно".

Многие специалисты относятся высокомерно к записи впечатлений очевидцев. А ведь это часто единственное, что остается прочным и незыблемым очень долгое время (пока до зверя доберутся знатоки): эмоциональное потрясение от встречи с неведомым существом, переданное словами.

И тогда вовсе где-то за порогом сознания остаются такие соображения зоологов, как количество особей на данной территории, соотношение женских и мужских особей, необходимое для поддержания вида, четкое и грамотное представление о кормовой базе, размерах среды обитания, предполагаемая длительность жизни.

Представления обо всем этом, связываемые с животными суши, отнюдь не удачный аналог. На суше все иначе:

животное носит тело на собственных ногах, при увеличении линейных размеров сила мышц возрастает в квадратной прогрессии, в то время как масса увеличивается в кубической.

Чем животное крупнее, тем относительно больше требуется мышечной силы, чтобы устоять на ногах, а значит, больше должен быть и расход энергии на передвижение.

Да, размеры сухопутного животного ограничены. Палеонтология знает примеры самых крупных сухопутных гигантов. Это, например, вымерший индрикотерий из надсемейства носороговых. Он несравним с бронтозавром. И такие великаны, как бронтозавр, существовали лишь благодаря жизни на мелководье. Водное животное, а также зверь полуводного образа жизни, расходует свою энергию лишь тогда, когда движется. В состоянии покоя оно может долго пребывать с абсолютно расслабленными мышцами. Вот почему таким гигантам требуется относительно меньше энергии и вот почему они нуждаются в меньшем количестве пищи и меньше расходуют кислорода.

Обмен веществ их менее интенсивен.

В итоге все рассуждения специалистов о "невписываемости" чудищ в среду обитания, о недостаточности для них кормовой базы, о проблематичности их существования повисают в воздухе...

...Когда станет ясно, что бронтозавр - наш современник, даже малое дитя не удивится этому: "Как же, как же, мой папа читал об этом животном еще в тысяча девятьсот таком-то году!"

Например, в 1987-м...

Развенчанная сенсация

Сенсации в науке не так уж часты.

Но нередко случается, что какое-то сообщение, промелькнувшее в научной печати, так поражает воображение и будоражит мысль, что в обсуждение его включаются люди, совсем далекие от данной области науки, сенсационные заметки долго кочуют из издания в издание. Специалисты в подобных случаях обычно до какой-то поры упорно отмалчиваются, потому что нельзя делать научные выводы без достаточного числа объективных фактов.

Большинство подобных сенсаций вытекает именно из скоропалительных выводов, основанных на единичных, непроверенных наблюдениях, на шатких фактах, на неподтвержденных гипотезах и предположениях. Желаемое выдается за действительное, а необычное, как известно, привлекает внимание.

Сколько самых разнообразных, порой абсолютно фантастических предположений было высказано по поводу гибели и местонахождения Атлантиды. Немало людей заинтересовалось тайнами Бермудского треугольника, цепью загадочных и трагических событий, якобы связанных с этим "зловещим" местом на Земле. В периодической печати довольно часто появляются сообщения, очерки, научно-популярные статьи о встречах с доисторическими животными. Причем животное обычно снова таинственно исчезает. То из тропических дебрей Центральной Африки или Южной Америки, то из района шотландского озера ЛохНесс поступают очередные красочные описания встречи и даже фотографии доисторических чудищ, чуть ли не динозавров. Как правило, эти фотографии настолько плохого качества, что увидеть на них при желании можно все что угодно. В конечном итоге эти "достоверные" свидетельства о встречах с доисторическими животными оказываются плодом очередной сенсации, игрой воображения.

Многочисленные экспедиции, оборудованные самыми что ни на есть чувствительными современными приборами, в том числе радарными и лазерными установками, снабженные новейшей фото- и киноаппаратурой, не обнаружили в озере Лох-Несс каких-либо следов пребывания гигантского животного. Так и должно было случиться, потому что все научные данные говорят о том, что динозавры вымерли около 65 миллионов лет назад.

В последние годы в печати стали появляться сообщения, из которых следует, что на Земле одновременно сосуществовали и динозавры, и человекообразные существа. Это поистине сенсационное "свидетельство". Ведь коли так, то время возникновения человека отодвигается на десятки миллионов лет в глубь истории Земли. И тогда получается, что человекообразные существа, приматы, развивались параллельно с другими млекопитающими, что те и другие сформировались не в кайнозойскую эру, а на десятки миллионов лет раньше - в мезозое. Однако такое никак не согласуется с палеонтологическими данными.

В мезозое господствовали рептилии и главные их представители динозавры. О строении тела и образе жизни этих животных палеонтологи судят по находкам скелетов. До нас дошли в довольно хорошей сохранности как отдельные кости, так и целые скелеты динозавров, захороненные в песчаноглинистых породах юрского или мелового возраста. В Монголии, на территории США и в некоторых других странах нашли большое количество скелетов рядом - "кладбище динозавров".

Кое-где довольно хорошо сохранились кладки яиц динозавров. Нередко на поверхностях напластований песчаников, глин, известняков встречаются отпечатки лап динозавров, борозды, оставленные их хвостами. По этим следам можно судить об облике животных, об их повадках, размерах, способе передвижения.

Следы динозавров обнаружены в меловых и верхнеюрских отложениях многих районов Земли. Они известны в США, в Монголии, в Португалии, а у нас в Советском Союзе - в Закавказье и Средней Азии. Обычно следы оставлены в мягкой илистой почве на низменных берегах мелководных морей, крупных озер или в поймах больших рек.

Чаще всего встречаются отпечатки трехпалых перепончатых лап /реже двупалых/, максимальная длина следа - 85 сантиметров. Следы показывают, что динозавры легко передвигались по болотистой местности, одни - на четырех лапах, другие - на двух, но длинный хвост служил им дополнительной опорой.

Два-три года назад в меловых отложениях штата Техас тоже обнаружили следы динозавров. Много следов в одном месте. Среди них - несколько необычных, непохожих на другие - пятипалых. Кому-то они показались похожими на след человекообразного существа. И вот обронено предположение, сделан скоропалительный вывод, который многим показался интересным, его подхватили. Остальное дорисовала фантазия... В результате родилось и пошло гулять по свету сенсационное сообщение о том, что приматы, а возможно, это был уже древний человек, разгуливали по Земле вместе с динозаврами 100 миллионов лет назад.

Не обошла эта сенсация и нашу страну. Встретив скептическое отношение у абсолютного большинства специалистов, она все же нашла и своих сторонников. Так, например, по поводу действительно замечательной, уникальной находки советских ученых большого количества следов динозавров в горах Кугитангтау, в Туркмении, появилось несколько сообщений в массовой печати. В этих материалах, правда очень осторожно, говорилось о том, что, кроме прекрасно сохранившихся следов целого стада динозавров, там есть следы какого-то неизвестного существа, что они немного похожи на человеческие. Тут же оговорки о необходимости дополнительных исследований, проверок и т. д. Все так, но зерно сенсации брошено...

Однако все домыслы, предположения и гипотезы быстро рассеиваются, когда оценку имеющимся фактам дают специалисты. Вскоре после находки в штате Техас в геологическом журнале, издаваемом в США, появилась статья палеонтологов Мильна и Шаферзмана, посвященная изучению следов динозавров, обнаруженных в меловых горах Техаса. Сам заголовок уже определяет отношение авторов данной сенсации: "Следы динозавров, эрозионные знаки и полуночная работа резцом /но никаких отпечатков ноги человека/ в известняках Палакси-Ривер /меловая система, Техас/, США". В статье говорится, что следы не были оставлены человеком, что самый четкий отпечаток пятипалой ноги - явная подделка. Этот след искусственно высечен в известняке. Другие следы, приписываемые человеку, сильно размыты и неясны, хотя рядом следы динозавров очень четкие и прослеживаются на большом расстоянии. Авторы статьи указывают на тенденциозность некоторых уже появившихся в печати заметок, отмечают большое число неточностей, погрешностей в описаниях следов и даже прямую фальсификацию.

Итак, сенсационное сообщение о том, что 100-150 миллионов лет назад по Земле могли одновременно, рядом разгуливать динозавры и человек, кому-то просто показалось забавной новостью, кто-то поверил в то, что палеонтологами сделано новое научное открытие, меняющее представления о некоторых основных этапах развития жизни на Земле, кто-то попытался использовать необычное сообщение для того, чтобы укрепить шаткие идеалистические позиции.

Так, например, огромный интерес к сообщению о том, что человеческий след найден рядом со следами древнейших животных, проявили, казалось бы неожиданно, сторонники креационизма - антинаучной концепции, трактующей многообразие форм органического мира как результат сотворения их богом.

Креационизм, который всегда служил и служит орудием идеологической борьбы религии против научной биологии, в наше время стремится както примирить религиозные догмы о происхождении Земли с современными научными геологическими, палеонтологическими, археологическими данными. Креационисты, пытаясь "ассимилировать" эволюционное учение с идеей божественного творения, утверждают, что возраст Земли и всей Вселенной не так уж велик - исчисляется всего лишь тысячелетиями.

И вот тут-то для них очень важно заполучить хоть какие-нибудь доказательства одновременного обитания человека и древних животных, чтобы использовать это для подтверждения своей концепции о молодости Земли.

Думаем, что нет особой необходимости здесь подробно останавливаться на неправомочности идеалистической концепции современного креационизма. Данные геологической науки, современные научные способы определения абсолютного возраста самых древних пород на Земле однозначно свидетельствуют о том, что наша планета образовалась более 4 миллиардов лет назад. Остатки ископаемых организмов от самых примитивных до высокоорганизованных, обнаруженные в напластованиях различного возраста, дают возможность определить время возникновения и проследить общую эволюцию и этапность развития органического мира.

Рассмотрим принципиальную возможность совместного обитания динозавров и млекопитающих. Динозавры были венцом развития пресмыкающихся и господствовали среди животного мира в течение нескольких десятков миллионов лет. Им на смену пришли млекопитающие, которым присущи более высокая степень развития нервной системы, живорождение и вскармливание детенышей молоком, более совершенная система терморегуляции.

Первые млекопитающие появились еще в начале мезозойской эры. Звероподобные рептилии - цинодонты - считаются предками небольших по размерам млекопитающих. В позднемеловую эпоху, когда завершили свое развитие динозавры, совместно с ними существовали примитивные сумчатые, насекомоядные и примитивные приматы.

Целый переворот в современных представлениях о мезозойских млекопитающих произвели исследования американских ученых Р. Э. Слоана и Л. Ван Валена. В штате Монтана они обнаружили и извлекли почти 3 тысячи зубов, тысячу обломков челюстей и огромное количество позвонков, принадлежавших как рептилиям - крокодилам, аллигаторам, черепахам, динозаврам, так и млекопитающим - сумчатым, насекомоядным, многобугорчатым и приматам.

Значит, совместно с динозаврами обитали и млекопитающие. Поэтому, если рядом со следами динозавров находят иные, непохожие следы с четко выраженной пятипалостью, это не должно вызывать особого удивления.

Возможно, они принадлежат приматам, в частности, крупным представителям полуобезьян. Настоящие обезьяны появились позднее - в середине палеогенового периода, то есть около 35-45 миллионов лет назад.

По геологическим данным, расцвет приматов пришелся на самое благоприятное в климатическом отношении время в истории Земли. В эоценовую эпоху, примерно 37-50 миллионов лет назад, средняя температура на Земле была почти на 10 градусов Цельсия выше, чем в настоящее время. Даже на севере, например, на островах Канадского Арктического архипелага или на Шпицбергене, в те времена росли пальмы.

Долгое время считали, что человек появился на Земле примерно 1 миллион лет назад. Весь научный мир был потрясен находками в Африке в конце 60-х начале 70-х годов. Известные археологи и антропологи отец и сын Лики обнаружили там, в Олдовайском ущелье и на берегах озера Туркана, останки очень древних людей. Вначале они нашли череп, возраст которого 2,8 миллиона лет, а затем-4,5 миллиона лет. По черепу и фрагментам скелета удалось восстановить облик древнего человека, его назвали человеком умелым.

Эти находки еще раз говорят о том, что прямые предки человека могли появиться не более нескольких десятков миллионов лет назад.

Таким образом, сенсационные открытия следов человека в древнейших отложениях и выводы о совместном обитании человека и динозавров не имеют научной основы. Факты одновозрастности человекоподобных существ и динозавров не подтверждаются данными эволюционной палеонтологии и геологии.

Динозавры жили колониями

Во время раскопок, проведенных в урочище Уиллоу-Крик, на территории американского штата Монтана, впервые установлено, что утконосые динозавры - гадрозавры - откладывали яйца в заранее сооруженное ими гнездо и выхаживали своих детенышей.

Палеонтологи обнаружили окаменелые останки одиннадцати детенышей таких динозавров и множество обломков яиц, сосредоточенных в гнезде, явно специально подготовленном родителями. Останки еще четырех таких особей были найдены рядом.

Гнездо гадрозавра представляло собой овальное углубление диаметром около двух метров и максимальной глубиной 75 сантиметров, вырытое среди осадочных пород позднемелового периода (70-75 миллионов лет назад). Размеры тела найденных здесь ископаемых гадрозавров достигали метра. Их скелеты явно принадлежали детенышам, но, судя по изношенности коренных зубов, они к моменту гибели уже некоторое время питались самостоятельно.

Позже палеонтологи обнаружили в той же местности, где была сделана первая находка, еще семь гнезд, принадлежавших также гадрозаврам. В одном из них снова найдены останки детенышей, но меньших размеров (около пятидесяти сантиметров), в остальных - множество обломков яиц.

Расположены гнезда на расстоянии около семи метров друг от друга, в пределах одного слоя осадочных пород.

Поэтому ученые сделали вывод: животные существовали в одно и то же время и вели колониальный образ жизни, подобный тому, который и ныне свойствен некоторым пресмыкающимся и птицам.

Все гнезда сооружены на илистых холмиках высотой полтора метра. Всего в этом небольшом урочище их не менее сорока, причем принадлежали они только одному виду гадрозавров.

Этот вид ящеров, очевидно, был самым многочисленным среди сухопутных позвоночных травоядных 65-95 миллионов лет назад, то есть вплоть до общего катастрофического вымирания всех динозавров. Гадрозавры принадлежали к отряду птицетазовых, обладающих способностью быстро передвигаться на двух задних конечностях.

Размеры их достигали десяти метров в высоту, весили они три-четыре тонны. Хвост гадрозавра был сплющен с боков, пальцы на ногах снабжены перепонками, что, возможно, позволяло им вести земноводный образ жизни в болотистой и озерной местности.

Уиллоу-Крик избрали для жизни и другие, более мелкие динозавры гипсилофодонты, также принадлежащие к отряду орнитоподов. Здесь обнаружено десять их гнезд, в которых находились многочисленные обломки яиц. Останков детенышей не найдено.

Вероятно, молодняк гипсилофодонтов покидал свое жилище вскоре после появления на свет. Возможно, что родители содержали их в "яслях",- рядом с колонией обнаружено скопление останков двенадцати маленьких (от пятидесяти сантиметров до полутора метров) гипсилофодонтов.

Утконос принимает электрические сигналы

Ученые из Австралийского национального университета в Канберре и Дармштадтского технического университета (ФРГ), изучая поведение утконосов, обратили внимание, что в поисках пищи они кружат в воде над самым дном, держа при этом глаза, ноздри и уши закрытыми. Если гдето оказывалась креветка, они какимто образом обнаруживали ее очень быстро. Однако так же реагировали утконосы и на помещенную под воду электрическую батарейку. Более того, когда им представлялся выбор, утконосы охотнее бросались за батарейкой, чем за креветкой.

Эксперименты подтвердили, что утконосов привлекает электрическое поле. Они оказались способными реагировать на весьма слабое напряжение - в несколько сот микровольт или даже меньше. Но электрический импульс именно такой величины возникает в хвосте креветки при передаче сигнала от нервов к мускулам - его и улавливает утконос. Использует электрическое поле утконос и для навигации: плывя вдоль стенки бассейна под водой, он легко может натолкнуться на внезапно поставленную перед ним пластмассовую преграду, но избежит столкновения, если преграда находится под током.

Энцефалограммы показали, что активность мозга утконоса изменяется, когда передняя его треть подвергается электростимуляции. Созданные по одну сторону клюва электрические пульсации (их амплитуда составляла около 300 мкВ) приводят к возникновению очага активности, расположенного в коре с противоположной стороны головы, ближе к задней половине мозга. По-видимому, в протоках некоторых кожных желез утконоса находятся миниатюрные рецепторы, воспринимающие электрическое напряжение. Такого рода рецепторов не приходилось встречать ни у кого из млекопитающих. Это еще раз показывает, сколь необычным был ход эволюции такого уникального животного, как утконос.

5. ЦВЕТЫ ИЗ АНТАРКТИДЫ

Если уничтожить лес...

Площадь леса на нашей планете в последние тысячелетия постоянно сокращается. Сейчас она составляет 48,5 миллиона квадратных километров, причем половина этого количества приходится на долю тропических лесов.

И именно в тропиках идет наиболее интенсивное в наше время уничтожение лесов-от 160 до 190 тысяч квадратных километров в год. При таких темпах все тропические леса будут ликвидированы к концу будущего столетия.

Однако это может случиться и раньше, ведь темпы хозяйственного воздействия человека на природу растут. И важно заранее знать, как уничтожение лесов отразится на климате Земли.

Группа ленинградских ученых рассчитала возможные последствия сжигания всей древесины при трех вариантах последующей хозяйственной деятельности человека: 1) растительность и гумус почвы не возобновляются, 2) возобновляется только травяная растительность, 3) расчищенные земли превращаются в культурные угодья, и восстанавливается гумус почвы.

Как известно, уничтожение леса сопровождается изменением альбедо (отражательной способности) поверхности, уровня влажности почвы и содержания углекислого газа в атмосфере. Расчеты показали, что в первом варианте альбедо поверхности снизится, а содержание СОа в атмосфере значительно возрастет, что приведет к глобальному повышению температуры воздуха, ибо голая земля отражает солнечные лучи слабее, чем растительность, а большое количество СОа в атмосфере усиливает так называемый парниковый эффект. Возрастет также и температура поверхности суши, что активизирует испарение и осадки. Заметно увеличится также и температура глубинных вод океана.

Если же на месте лесов появятся луга и культурные угодья, то это вызовет противоположные изменения климатических характеристик. Отсюда вытекает непреложный вывод о степени влияния растительности на климат планеты и, следовательно, условия существования людей.

"Вакцина" для растений

Прививки делают не только людям.

Они избавляют от многих болезней и животных. А вот у растений своего Пастера не было очень долго, хотя попытки разработать способы их иммунизации делаются уже около ста лет.

В последнее время в этом направлении достигнуты некоторые успехи. В частности, у растений была открыта способность вырабатывать в ответ на инфекцию особые защитные вещества.

Причем эти вещества, как выяснилось, появляются не только при заражении растения вредными микроорганизмами, но и при введении в него отдельных органических соединений, выделенных из болезнетворных микроорганизмов.

Одно такое соединение, полученное в Институте биохимии имени А. Н. Баха Академии наук СССР из возбудителя фитофтороза картофеля и названное ЛГП-комплексом, уже ряд лет успешно испытывается на полях Белорусского научно-исследовательского института картофелеводства и плодоовощеводства.

Все мы видели картофель, пораженный паразитическим грибком фитофторой: поля, покрытые отмирающей ботвой, бурые пятна на листьях, стеблях и клубнях, а потом - гниющие клубни в хранилищах. В настоящее время в картофелеводстве принято защищать растения от болезней путем многократного опрыскивания их фунгицидами - химическими препаратами, уничтожающими патогенные микроорганизмы или предупреждающими их развитие.

При использовании ЛГП-комплекса для получения тех же результатов требуется всего лишь однократная обработка семенного материала перед посевом. Новая "вакцина" эффективно защищает картофель не только от фитофторы. Перед ней пасуют возбудители и других болезней "второго хлеба".

К тому же потери, вызываемые вредными микроорганизмами, при хранении урожая иммунизированных клубней оказываются намного ниже.

Некоторые ученые опасались, что отвлечение части энергетических ресурсов растения на повышение его устойчивости к болезням может снижать вес и количество образующихся клубней. Однако этого не происходит. Наоборот, обработка посевного материала ЛГП-комплексом даже способствует росту урожая картофеля.

Гербицид "Эдил"

Пока еще нет возможности совершенно исключить химию из борьбы с вредителями в сельском хозяйстве, и без химических средств не удается ликвидировать сорняки на шелковичных плантациях, на берегах оросительных каналов, на землях, стоящих под парами. Для этих целей в свое время был разработан отечественный препарат "Нитрофен", импортировался гербицид "Реглон".

Недавно Государственная комиссия по химическим средствам борьбы с вредителями, болезнями растений и сорняками при Министерстве сельского хозяйства СССР рекомендовала к применению новый, более эффективный и значительно менее токсичный препарат "Эдил", обладающий свойствами как гербицида, так и десиканта - вещества, ускоряющего созревание растений и подсушивающего их ткани.

Десикация технических культур, например, сои, подсолнечника, хлопка, облегчает машинную уборку урожая.

Сохранить картофель* Это очень просто!

Издавна население Южной Америки использует для хранения картофеля листья местного растения, называемого "мунья". Этот родственник перечной мяты относится к семейству губоцветных, его научное название минтостахис. Листьями муньи перекладывают клубни, и картофель не прорастает, не страдает от гнили даже при хранении в тепле.

Профессор Т. Алиага из Перу предпринял детальное исследование минтостахиса. Из листьев выделено эфирное масло, пахнущее мятой. В состав масла входит 17 соединений, но основные компоненты: ментон (составляет 48 процентов масла), пулегон (33 процента) и изоментон (10 процентов). Листьями минтостахиса переложили партию картофеля, хранившуюся в течение 225 дней при температуре 20 градусов Цельсия. Потери веса составили 16 процентов, прорастания клубней не было. Вес контрольной партии, хранившейся в таких же условиях, упал на 36 процентов за счет прорастания и гниения, клубни пустили лес проростков, почернели, их вкус ухудшился.

Экспериментальные же клубни, после того как их в течение 12 часов проветрили от запаха мяты, оказались для кулинарных целей не хуже свежевыкопанной картошки.

Проверяли и эффективность трех основных соединений, входящих в состав эфирного масла муньи. Когда в закрытые емкости с картофелем поставили сосуды с ментоном, изоментоном и пулегоном, чтобы эти жидкости понемногу испарялись, оказалось, что они вполне заменяют листья экзотического растения. Все эти три вещества уже давно умеют получать синтетическим путем. Их применение обещает значительно упростить и улучшить хранение "второго хлеба".

Искусственный чеснок отвращает беды

Чеснок не может отвращать злых духов, как это утверждается в бабушкиных сказках, но он препятствует, например, образованию тромбов. Чтобы упростить дальнейшее исследование его лечебного потенциала, химики создали искусственный залог ингредиента, придающего чесноку его целебную силу и его характерный запах.

Извлекать этот ингредиент из настоящего чеснока приходится очень долго, не один месяц. К тому же трудно избавиться от примесей. А искусственный химический препарат получают всего за несколько дней, и он абсолютно чист. Воспроизвести это вещество с названием аллилметилтрисульфид, правда, довольно сложно, что связано с асимметрией его молекул. "Когда вы пытаетесь получить его в лаборатории, атомы стремятся перестроиться в симметричное положение",- говорит один из создателей "искусственного чеснока". Чтобы разрешить эту проблему, он имитировал процессы, происходящие в человеческом организме при создании подобных молекул.

Биологи начинают выяснять, где именно можно использовать синтетический чеснок. Например, для умень

шения уровня холестерина в крови, борьбы с бактериальными и грибковыми инфекциями и уничтожения насекомых.

Цветы - лучшее лекарство

Большой популярностью пользуется созданный в Гагрском цитрусоводческом совхозе профилакторий.

Здесь отдыхающим предписываются дозированные прогулки по аллеям парка, среди вполне определенных цветников и деревьев. Основным методом лечения в этом профилактории стала фитотерапия-лечение запахами цветов. Парк профилактория разделен на несколько лечебных зон. В одной преобладают лавры, в другой - эвкалипты или цитрусовые. Ведь давно известно, что запахи определенных цветов благотворно воздействуют на организм человека.

Каштаны борются с загрязнением

Биохимики экспериментально доказали, что каштаны - идеальные очистители городского воздуха. Листья одного дерева высотой десять метров нейтрализуют выхлопные газы автомобилей, которые содержатся в ста с лишним кубических метрах загрязненного воздуха.

Вулкан-стимулятор

Вновь возродилась жизнь у вулкана Толбачик на Камчатке. Десять лет назад произошло мощное извержение. Оно опустошило территорию площадью пятьсот квадратных километров. Сегодня же засыпанные тогда пеплом и шлаком места заселили пятьдесят видов растений. Одновременно на старых лавах, которым уже 250 лет, последнее извержение стимулировало развитие флоры. Ускорился рост лиственницы.

Между каменными глыбами появились острова кедрового стланика, можжевельника, смородины. В низинных местах поселился багульник, а в расщелинах лавы - папоротник.

Вулканический пепел является хорошим удобрением: каждый раз после извержения Толбачика значительно увеличиваются урожаи картофеля.

Глубинный рекорд растения

До сих пор ученым не случалось наблюдать растительную жизнь в море на глубинах, превышающих 180 метров.

Полагали, что это и есть нижняя граница распространения растительности.

Недавно океанологи совершили погружение на вершину пока еще безымянной подводной горы близ Багамского архипелага.

Хотя это и гора, но все равно ее вершина спрятана под двухсотсемидесятиметровым слоем воды Атлантического океана. Удобное и достаточно теплое место заселили морские полипы, образовавшие здесь живописные коралловые постройки. А поверх них глаз опытного океанолога различил непонятные пятна пурпурного цвета.

Ближайшее рассмотрение показало, что это неизвестный до сих пор науке вид макроскопического (то есть видимого невооруженным глазом) растения, образующего сплошные наросты на коралловых рифах.

Таким образом, "рекорд глубинного погружения" для растений побит.

Трава из Антарктиды

Польские ботаники проводят опыты по акклиматизации и выращиванию травы, привезенной с побережья антарктических островов. Уже установлено: по крайней мере два вида этой травы могут расти и в Европе, но при условии, что их будут поливать соленой водой. Данные исследований имеют практическое значение для служб городского озеленения. Известно, что в целях предотвращения гололеда зимой улицы посыпают солью или разбрызгивают соляной раствор. Обычные газоны нередко страдают от этого и даже погибают. Антарктические же травы соли не боятся, а значит, могли бы заменить европейские.

Мексиканский сахар

Поиск новых заменителей сахара - актуальная проблема для химиков. Не только диабетикам, но и здоровым людям лучше ограничить поступление в организм высококалорийной сахарозы (из нее состоит обычный сахар). Существующие заменители не идеальны:

одни оставляют во рту неприятный привкус, другие не совсем безвредны, третьи плохо вписываются в технологию предприятий пищевой промышленности. Поэтому понятен интерес к новому сладкому веществу, обнаруженному мексиканскими специалистами под руководством Сезара Компадре. Они изучали трактат "Естественная история Новой Испании", написанный в 1570- 1576 годах испанским врачом Франсиско Эрнандесом. Среди других растений Центральной Америки в старинном фолианте описана "сахарная трава". Образцы этой травы, найденной в Мексике, были проанализированы, из листьев и цветов удалось выделить маслянистую сладкую жидкость. Оказалось, что вкус ей придает соединение, которое в тысячу раз слаще сахарозы. В честь первооткрывателя травы оно названо эрнандульцином. В отличие от сахара эрнандульцин безвреден для диабетиков и не ведет к ожирению.

Цветной хлопок

С незапамятных времен перуанские индейцы выращивали естественно окрашенный хлопок - бежевый, серый, коричневый и лиловый. Как показали исследования, проведенные недавно селекционерами, эти необычные сорта хлопка можно выращивать без особых затруднений не только в Перу.

"Зрячая" водоросль

Ученые установили любопытный факт: известные всем еще со школьной скамьи хламидомонады - одноклеточные зеленые водоросли - имеют зрительную систему, которая реагирует на свет почти так же, как глаз человека. Дело в том, что эти весьма распространенные в пресных водоемах водоросли содержат в красном пигментном пятне, называемом глазком, родопсин - то самое химическое соединение, которое преобразует свет в электрический импульс в зрительной системе человека и других животных.

Благодаря "глазу" хламидомонада чувствует, где света больше, и с помощью двух своих жгутиков плывет к месту с наиболее оптимальным для фотосинтеза освещением.

Цветы растут и в невесомости

Человек осваивает космос все увереннее, проводит в нем месяцы, и поэтому очень важно изучить, как растут живые существа в невесомости, как проходит весь путь их развития. До настоящего времени такие исследования были осуществлены только для бактерий, амеб и дрозофил. На станции "Салют-7" для растения арабиодопсиса прослежен весь цикл развития-от семени до семян. Семена, образовавшиеся и созревшие в невесомости, ничем не отличаются от своих земных сородичей.

Кулисы на полях

Для любителей планерного спорта нет зрелища отрадней, чем дрожащее марево над вспаханным полем. Планеристы знают: мощные потоки теплого воздуха, да еще насыщенного влагой, встретившись с летательным аппаратом, создадут дополнительную подъемную силу, которая позволит продолжить свободный полет.

Совсем иные чувства при виде марева над полями испытывают хлеборобы. Особенно в тех районах нашей страны, где нередко наблюдается заметный дефицит влаги. Например, в Хакасии, на самом юге лесостепной зоны гигантской территории Красноярского края. Здесь, в бассейне реки Чулым, раскинулись богатые черноземом чуть холмистые поля. По урожайности они наверняка могли бы соперничать даже с прославленными своим плодородием полями Украины или, скажем, Кубани, если бы... Если бы не присущий этой местности континентальный климат. Очень скупой на дожди в летнее время и на снежное "одеяло" в суровые сибирские зимы. Зато чрезмерно щедрый на ветры, а порой и на пыльные бури, не признающие никаких расписаний.

Какие же неисчислимые потери драгоценной влаги терпит эта земля, в севооборот которой входит неизбежный черный пар! Но без него, как показал многолетний опыт практиков, подкрепленный и мнением научных авторитетов, просто не обойтись. Земля должна отдыхать перед каждым циклом плодоношения. Бросьте взгляд из окошка иллюминатора пролетающего над Хакасией самолета и вы увидите как бы шкуру зебры, распластанную до самого горизонта: зеленые полосы всходов аккуратно чередуются с темными пашни, получившей очередной "трудовой отпуск".

Но ведь не только от потерь воды страдает земля, лишенная многовековой защиты естественного травостоя.

Точнее, дерна, оберегающего почву от всех невзгод местного климата. В последние годы стали наблюдаться очень серьезные симптомы разрушения плодородных слоев - эрозия, а затем и уносов почвы - дефляция. Напасти, которые несут эти процессы, стали еще более очевидными после того, как сотрудники Хакасской опытной станции измерили с помощью приборов-профилемеров истинные потери только одного гектара. Правда, в очень тяжелый 1974 год, когда всю осень бесчинствовали непрерывные иссушающие ветры. Так вот, подопытный гектар потерял тогда 450 тонн плодороднейшей почвы! Иными словами, полдюжины большегрузных вагонов, наполненных до предела. Нужно ли после этого доказывать, насколько актуальны новые агротехнические приемы, призванные защитить природу, а вместе с ней устойчивые урожаи и, значит, будущее наших потомков.

Одно из кардинальных направлений исследований, уже доказавшее свою несомненную пользу, принадлежит проректору Красноярского сельскохозяйственного института, кандидату сельскохозяйственных наук Александру Михайловичу Берзину. Мы расскажем о существе нововведений сибирских ученых.

Универсальная горчица

Нужна надежная защита почвы.

Особенно в осенне-зимний период, когда эрозия и дефляция наиболее агрессивны - такую задачу поставил перед собой Александр Михайлович,

В терминологии сельского хозяйства есть термин, заимствованный у театра,- кулисы. Только в агрономии они обозначают не принадлежность декораций, а какого-либо представителя растительного мира, высаженного в одну линию, напоминающую шеренгу солдат. Летом кулисы закрепляют наружные слои почвы, восполняя обязанности утраченного дерна. В зимнее время сохранившиеся остовы растений несут еще одну обязанность - служат накопителем влаги. Словом, роль кулис во многом схожа с лесозащитными полосами, С той лишь разницей, что она не постоянна, а рассчитана на весьма непродолжительное время.

Подобрать необходимое растение, отвечающее комплексу довольно деликатных требований, оказалось непросто. Начали вроде бы с "беспроигрышного" подсолнечника, обладающего набором давно проверенных достоинств. Таких, например, как неприхотливость к условиям произрастания и одновременно высокорослость, столь ценимая именно у кулисных растений. Но ведь распашку под черные пары хозяйства края завершают лишь к концу июня, к макушке лета. И только потом могут перейти к высеву семян подсолнечника. Тут и начинаются беды. Ранние осенние заморозки, столь характерные для континентального климата, не позволяют растениям зацвести, а стеблям задревеснеть. Злые ветры довершают дело. Стебли ложатся на землю и уже никакой практической пользы принести не могут.

Долго шли поиски заместителя подсолнечника. Не один и не два претендента были забракованы. Остановились на довольно редком госте местной флоры - горчице сизой. Оказалось, она хороша не только как острая приправа, но, что гораздо важнее в данном случае, может оказать неоценимую услугу в развитии животноводства Хакасии. Но об этом несколько позже.

А пока о том, что дало внедрение на поля Хакасии, казалось бы, скорее экзотического, чем пригодного на какие-либо хозяйственные нужды растения, тем не менее хорошо оправдавшего возложенные на него надежды. Начать хотя бы с того, что его развитие, вегетативный период, уложилось в рекордно сжатые сроки. Высевают горчицу в начале июля, когда осень уже не за горами. И все равно растение успевает еще до заморозков отцвести, дать плоды и задревеснеть. Словом, идеально подготовиться к капризам местного климата.

Но надо было еще найти наилучшие размеры защитных полос. Слишком малы будут "мини-полосы" из горчицы - проку вовсе не будет. Слишком велики займут много плодородной земли. По ходу дела убедились, насколько бережно горчица сохраняет комковатую структуру почвы - самую благотворную для воздушного и теплового обмена почвы с окружающей средой.

А ведь это тоже способствует получению устойчивых урожаев. И резко сокращает дефляцию. Ту влагу, что горчица вынуждена забрать из пашни на свое произрастание, растение сторицей восполняет зимой за счет эффективного снегозадержания. Более того, в почве окультуренных полей стало наблюдаться заметное накопление некоторых микроэлементов. В том числе фосфора, чрезвычайно важного для нормального вызревания пшеницы. Известно, что фосфор, кроме того, в какой-то степени способен восполнять дефицит влаги. Качество весьма ценное в засушливые годы.

До исследований сибирских ученых граница чистого пара и посевов зерновых оставалась неухоженной, и "заселяли" ее сорняки. Бороться с ними было очень невыгодно, так как техника с большим трудом маневрировала на узких полосах.

Теперь боевые действия против сорняков приняли на себя шеренги горчичных кулис. Они глушат сорняки, не позволяя им развиваться и набирать силу.

В свою очередь, отсутствие сорняков позволило неожиданно и эффективно преобразовать следующее звено севооборота - отвальную зяблевую вспашку.

Взамен плуга перед посевом пшеницы пускают на поле лущильщики.

Они уже не тормошат самые плодородные верхние слои почвы, не нарушают сложившуюся годами структуру, а всего лишь подрезают корневую систему отавы - травы, готовой тронуться по весне в рост. Отава может составить нежелательную конкуренцию для нежных ростков пшеницы.

Скошенная же отава, словно легкая шаль, прикрывает землю и превращается уже в мульчу - защитницу почвы от излишнего испарения.

Вы замечаете, как хорошо здесь видна вся сложность сельскохозяйственных забот. Одно звено, на первый взгляд незначительное,- выбор растений для кулисной защиты полей, влечет за собой цепь важных изменений в севообороте, в применении механизмов, в системе защиты от эрозии почвы и так далее. Одновременно ясно, что мероприятия, оправдавшие себя в одной местности, с большой осторожностью следует "перебазировать" в другие края и области. Но всякий опыт ценится, всякая возможность получения устойчивых урожаев полезна и своевременна.

А цепь мероприятий, начавшись с горчичного зернышка, продолжается.

И овцы рады

С незапамятных времен жителей Хакасии кормили и одевали кочующие по долам и весям крупные отары овец.

Не забыто это направление животноводства и в нынешние дни. Несмотря на то, что более двух третей Причулымья занято под посевные культуры и многие отгонные пастбища прекратили свое существование. Куда деваться поголовью овец?

Комбикормовый рацион требует затрат ценных пищевых продуктов и, что не менее важно, снижает качество шерсти и выделанных шкур. Тех самых, что служат полуфабрикатом для изготовления не выходящих из моды дубленок.

Вольного выпаса ничем не заменить - к такому выводу пришли селекционеры известного далеко за пределами Красноярского края Учумского племовцезавода и обратились за помощью к сотрудникам Красноярского НИИСХ.

Прежде из создавшегося положения пробовали выходить путем устройства искусственных пастбищ на полосах черного пара. Но, если можно так сказать, только портили "шкуру зебры". Отдыхающие земли приспосабливали под посевы однолетних трав, пригодных для выпаса только до первых заморозков. В отличие от горчицы сизой традиционное разнотравье мирно уживалось с сорняками. И, как уже говорилось, даже пасовало на межах, разделяющих посевы. Обычные травы плохо противостояли дефляции, в результате чего опять же на разделительных линиях севооборота, получивших название буферных, росли бугры так называемого мелкозема - разрушенных комочков почвы, перенесенных ветрами или смытыми паводками и уже навсегда ни на что не пригодными.

А что получается при посевах той же горчицы сизой? Теперь на обнаженный слой почвы ложится крупноячеистая сетка из корней и стеблей, образованная пересекающимися шеренгами кулис. Сетка эта закрепляет податливые рыхлые частички, оберегая их от разрушительных сил паводка и ветра.

Но самая ощутимая ценность новой для Хакасии культуры выразилась в том, что она послужила питательным и сочным кормом для скота вплоть до весеннего таяния снега. Животные теперь пасутся всю зиму, не испытывая надобности в дополнительном рационе. Но не просто кормятся, не "на дармовщину". Взамен отары равномерно удобряют почву, именно накануне посева зерновых культур. Оставляя на каждом гектаре не менее десяти тонн первоклассного навоза. Более совершенного и действенного удобрения, чем органическое, пока еще, пожалуй, не придумано. Не говоря уж о том, что достается оно в прямом смысле бесплатно. Благодаря гармоничному симбиозу животных и растений впервые удалось существенно повысить урожайность главной зерновой культуры - пшеницы на три-четыре центнера с гектара.

Так что в недалеком будущем, пролетая над просторами Хакасии, вы уже, вероятно, не встретите "зебру". Это будет означать лишь одно - новая схема землепользования оправдывает себя.

Осторожно: амброзия

Успешная борьба с сорняками на пашне и других угодьях была и остается важнейшим условием повышения культуры земледелия, роста их продуктивности. Ведь среди сорных трав немало опасных, причиняющих большой ущерб урожаю. К их числу относят и амброзию. На юге европейской части страны, включая Северный Кавказ, на Дальнем Востоке и в ряду других регионов распространены три вида этого карантинного сорняка: полыннолистная, трехраздельная и многолетняя амброзия.

Больше всего расселилась первая.

Завезенная в начале нашего столетия С Американского континента, она, не встречая на территории нашей страны своих естественных врагов - природных регуляторов ее численности, образовала ряд опасных очагов. В последние годы их площади, занятые в основном амброзией полыннолистной, заметно расширились в ряде зон РСФСР, УССР и некоторых других республик. Она неприхотлива и растет тут на полях, лугах и пастбищах, по берегам рек, водоемов и каналов, в полосах отвода железных и шоссейных дорог, в лесополосах, на пустырях и огородах, во дворах и на газонах городов и поселков. При сильном засорении, иссушая и обедняя почву, амброзия может полностью погубить урожай. Не имея никакой кормовой ценности, она к тому же опасна для здоровья людей, особенно тех, кто подвержен воздействию ее пыльцы. В период массового цветения у них проявляется аллергическая "сенная лихорадка". А цветет амброзия полыннолистная с июля по октябрь.

Семянки ее (до 100 тысяч на растение)

созревают в сентябре-октябре. Прорастают они с глубины не более 8 сантиметров в марте - мае при температуре почвы 6-8 градусов и выше.

Усилиями специалистов против амброзии разработана и теперь применяется система мер, позволяющая выявлять, подавлять или уничтожать как вегетирующие растения, так и семена сорняка в почве, очагах его распространения. В районах, где имеются такие очаги, меры борьбы с амброзией должны проводиться в комплексе. Тогда она сравнительно легко уничтожается доступными методами и средствами. В этом отношении заслуживает широкого распространения опыт организации защиты от опасного сорняка земельных угодий, в том числе и пашни, в Краснодарском крае. Уничтожение карантинных сорняков - задача большой экономической важности.

В последние годы успешнее стали бороться с карантинными сорняками в Ставропольском крае, Ростовской и Куйбышевской областях, где наряду с агротехническими мерами применяются и химические.

Одно из условий успешной борьбы с амброзией - это не дать ей обсемениться. На землях несельскохозяйственного пользования посевами многолетних трав и их смесей с бобовыми компонентами удается сравнительно быстро, дешево и эффективно подавить рост амброзии. Для таких посевов подходят кострец безостый, житняк, пырей, овсяница, люцерна и эспарцет.

Снижению засоренности благоприятствуют обработки почвы. Так, боронованием уничтожают на 80-90 процентов всходов амброзии, а лущением стерни, культивациями и вспашкой подавляют как растущие растения, так и проростки.

Наилучшие результаты получают от сочетания разноглубинной обработки почвы с внесением соответствующих той или иной культуре гербицидов:

амибена, атразина, базаграна, 2, 4-Д, ДНОК, дэпра, линурона, пирамина, прометрина, симазина, эптама, сангора, а также некоторых их смесей. Не всегда, понятно, представляется возможность применить все указанные приемы и средства. В таких случаях растения амброзии выпалывают вручную или 3-4-кратным снашиванием сдвигают их цветение, не допускают плодоношения. Нередко сорняк уничтожают всеми имеющимися средствами, привлекая к этой важной работе трудоспособное население и учащихся.

Усиливая борьбу с амброзией и другими карантинными сорняками, повышают отдачу пахотных и других земель, их продуктивность и, что не менее важно, сберегают здоровье людей.

"Хайпоника":

чудо XX века

В городе Цукуба близ Токио растет помидорный куст, вернее, дерево, крона которого раскинулась почти на 10 метров, а высота около трех метров. Ветви помидора-гиганта не способны сами себя поддерживать - они тянутся по специально изготовленным подпоркам. Диаметр ствола этого удивительного растения не меньше, чем у иной яблони,- 20 сантиметров у основания.

Под стать размерам и урожайность у помидорного Гулливера. Если обычный куст дает 20-30 плодов за все время своего роста, то на чудо-дереве только за три месяца созрело около 4 тысяч томатов. А за сезон биоинженеры рассчитывают собрать с него не менее 14 тысяч помидоров!

Помидорное дерево - не чудо кропотливой работы селекционера-одиночки. Это обычный огородный сорт томата, рост которого на земле не превышает 60-70 сантиметров. Секрет гигантских размеров помидорного дерева в "хайпонике". По сути дела это уже широко известная гидропонная техника, только помноженная на 20-летние эксперименты и новейшие методы контроля и управления за состоянием среды. Поэтому метод и получил название "хайпоника" - от слов "хай текнолоджи" (высокая технология) и "гидропоника".

- Новым методом можно выращивать любое растение,- рассказывает инженер компании "Киова"

X. Окуно.- Мы выбрали именно помидор, потому что он особенно ярко демонстрирует особенности "хайпоники". Если обычный помидор растет 12 месяцев, то наше дерево продолжает плодоносить год за годом, как, скажем, яблоня. Но мы можем показать вещи не менее замечательные, чем помидорное дерево. Например, дынную лозу, с которой собираем по 90 плодов. Их вес в среднем достигает одного килограмма двухсот граммов.

Обычная лоза приносит всего один плод. Если перевести эти цифры в проценты, то за счет нового метода, можно сказать, ученые добились просто фантастического увеличения урожайности.

Подобные урожаи специалисты "Киовы" не раз получали на своих экспериментальных плантациях. Объектом их исследований стали самые различные сельскохозяйственные культуры. Например, каждое огуречное дерево с помощью "хайпоники" дает больше трех тысяч плодов.

Не хуже, чем в тропиках, растет в японских условиях гидропонная папайя. А ведь здесь гораздо меньше солнца, которое необходимо для этого теплолюбивого растения. Зимняя температура опускается до 10 градусов мороза, что вообще неприемлемо для папайи. Обычный сахарный тростник вместо 2-3 метров на экспериментальных плантациях вымахал на 6 метров. Причем почти в два раза быстрее, чем в привычных условиях. Такие же поразительные результаты получены и с тыквой, табаком, цветами. В чем же секрет "хайпоники"?

Ее изобретателя Сигэо Нодзава давно захватила парадоксальная и на первый взгляд противоестественная идея.

Он пришел к выводу, что земля не помогает, а... мешает растению полностью проявить потенциал своего роста.

Поэтому надо убрать землю, а растению дать только то, что ему действительно необходимо. В самом деле, почва затрудняет доступ кислорода и света к корням. В земле практически невозможно поддерживать на постоянном, необходимом уровне содержание воды, не говоря уж о температуре, минеральных солях и микроэлементах.

Через почву проникают многие болезнетворные бактерии и насекомые.

Растение может и должно показать чудеса роста, если ему предоставить такую возможность, решил ученый. Через 20 лет после начала экспериментов с "хайпоникой" он смог доказать правильность своих оригинальных предположений. Сейчас Сигэо Нодзава - президент процветающей компании "Киова".

Все выглядит, казалось бы, довольно просто: строго рассчитанное количество минеральных солей и микроэлементов в растворе стерилизованной воды точно определенной температуры насыщается пузырьками воздуха и по капиллярным трубкам подается к корням помидора. Смесь непрерывно циркулирует, обогащая растение только теми веществами, которые ему необходимы именно в данный период развития. Их концентрация в несколько раз превосходит то, что даже при самых благоприятных условиях культура могла бы получить в почве под открытым небом. Специальные устройства создают оптимальную среду для растения, автоматически подстраивая температуру, влажность, питание и другие химические характеристики. В результате скорость развития и созревания плодов у таких растений в 3-4 раза выше, чем у их собратьев, растущих на земле.

Чтобы разработать состав раствора для каждой культуры, понадобились тысячи экспериментов и долгие годы поисков. Формула раствора-главная тайна "хайпоники", и она охраняется очень строго и тщательно. О ней известно только одно - никаких стимуляторов, гормональных или других подобных препаратов, искусственно ускоряющих рост, в ней не применяется.

В короб, заполненный белой, никогда не утрачивающей своей свежести корневой системой помидорного дерева, поступают только те вещества, которые растение может получить, но, как правило, не получает в природных условиях. Поэтому никаких скрытых опасностей или побочных эффектов для человека плоды деревьев, выросших на "хайпонике", не несут. Ну а по вкусу ничуть не уступают, а может, и превосходят лучшие томаты с рынка. Плоды помидорного дерева богаты растительным сахаром, витаминами, другими питательными веществами. У них красивый, истинно помидорный цвет и душистый аромат.

Любой огородник знает, сколько ухода требует обычный помидор. Сначала надо вырастить рассаду, потом пересадить ее на грядку, постоянно пропалывать, регулярно поливать. Окучивание, внесение удобрений, опыление ядохимикатами, защита от вредных насекомых, болезней, птиц - все это сложная, неподдающаяся полностью механизации, не говоря уже об автоматизации, работа.

"Хайпоника" избавляет человека от этих операций. Аппарат, контролирующий подачу смеси и ее состав, в общих чертах повторяет те автоматизированные системы управления, которые уже используются на крупных промышленных предприятиях. Непрерывная подача к корневой системе концентрированного питательного раствора, отсутствие внешних факторов, подавляющих в обычных условиях биохимические процессы,- все это резко усиливает процесс фотосинтеза в растениях, Они активно и быстро развиваются даже при недостаточной освещенности.

Инженеры "Киова" предлагают две "хайпоники" - вертикальную и горизонтальную. Горизонтальная "хайпоника" дает возможность развивать растению свою крону вширь. В этом случае урожай примерно в два раза выше, чем при вертикальном методе выращивания. Но размер плодов неодинаков - чем дальше от ствола, тем меньше становятся плоды. Вкусовые качества тоже снижаются. При вертикальной "хайпонике" помидор вырастает до 5 метров. Преимущество этого способа в строгой однородности урожая и экономии места. Все помидорное дерево при вертикальном способе умещается на площади примерно в один квадратный метр. Поэтому на сравнительно небольшой площади может быть создан мощный овощной цех.

Широкое распространение "хайпоники" пока сдерживает система мелких фермерских хозяйств, характерная для Японии. Мелкому собственнику не под силу провести капитальные вложения, необходимые для открытия "хайпонного" производства. Уже существующие хозяйства не могут в полной мере показать превосходство новой технологии из-за ограниченных масштабов. Однако уже сейчас ясно, что "хайпоника" может найти широкое применение в засушливых районах земли, Антарктиде и даже на крышах городских кварталов. Для членов будущих длительных космических экспедиций она может стать источником обильной и вкусной пищи.

6. ГДЕ ВЗЯТЬ ТЕПЛО?

"Токамак":

проблемы и перспективы

Рассказывает академик Е. В е л и х о в.

Исследования в области управляемого термоядерного синтеза (УТС)

имеют более чем тридцатилетнюю историю. Начатые почти одновременно и совершенно независимо в СССР, США и Англии, они в течение нескольких лет проходили в условиях абсолютной секретности. В это же время в мире интенсивно велись работы, завершившиеся демонстрацией термоядерной реакции в форме неуправляемого разрушительного взрыва водородной бомбы. В отличие от этого исследования по УТС имели целью разработку способа получения энергии, выделяющейся при слиянии ядер легких элементов, в режиме с контролируемой мощностью. В случае успеха в руках человечества оказался бы источник энергии с огромными ресурсами топлива, распространенного повсеместно, в том числе в воде Мирового океана.

В 1956 году во время посещения английского научного центра в Харуэлле академик И. Курчатов по поручению Советского правительства впервые сообщил зарубежным коллегам о работах по УТС, ведущихся в СССР. Так по инициативе Советского Союза было положено начало широкому научному сотрудничеству ученых различных стран мира, направленному на овладение колоссальной энергией термоядерного синтеза в интересах мира, прогресса и благосостояния.

Наиболее доступной для практического использования является термоядерная реакция в смеси тяжелых изотопов водорода - дейтерия и трития. В результате слияния ядер этих элементов на единицу веса топлива выделяется примерно в 10 миллионов раз больше энергии, чем при сгорании обычного органического топлива. Однако для зажигания такой смеси требуется нагреть ее до температуры "всего" около 100 миллионов градусов, при которой вещество может существовать только в виде плазмы. Поэтому, прежде чем перейти к практическому освоению управляемого термоядерного синтеза, ученым пришлось научиться получать в лабораторных условиях новый физический объект - высокотемпературную плазму, исследовать ее свойства и создать новую главу физики - науку о плазме, сегодня уже нашедшую многочисленные практические применения.

Существуют две принципиальные возможности осуществления управляемой термоядерной реакции: спокойное длительное горение термоядерного топлива в так называемых магнитных ловушках, в которых горячая плазма изолируется от контакта со стенками реактора с помощью магнитного поля /магнитное удержание плазмы/, и непрерывная серия микровзрывов твердых топливных таблеток, воспламеняемых с помощью мощных лазерных пучков, пучков заряженных частиц или при быстром сжатии магнитным полем, причем образовавшаяся плазма имеет возможность свободно разлетаться в пространстве инерционное удержание плазмы/.

В настоящее время наиболее близко к достижению условий осуществления управляемой термоядерной реакции подошли системы первого типа /системы с магнитным удержанием плазмы/, среди которых лидирующее положение занимает "Токамак", идея которого была выдвинута и практически осуществлена коллективом ученых Института атомной энергии имени И. В. Курчатова в Москве под руководством выдающихся советских физиков академиков Л. Арцимовича и М. Леонтовича.

"Токамак" представляет собой замкнутую в кольцо вакуумную камеру, помещенную внутрь тороидального соленоида. В камере в разреженном газе, как во вторичной обмотке обычного трансформатора, возбуждается электрический разряд с током, текущим вдоль ее оси. Создаваемое соленоидом магнитное поле изолирует плазму разряда от стенок камеры.

При соблюдении некоторых дополнительных условий для равновесия плазменного кольца плазма должна нагреваться текущим по ней током. Нагрев плазмы можно увеличить, вводя в нее интенсивные пучки быстрых атомов или высокочастотную мощность.

Понадобились многолетние усилия советских специалистов, пока наконец в 1968 году на "Токамаке" Т-3 удалось нагреть водородную плазму до температуры 10 миллионов градусов. В "Токамак" поверили во всем мире, и 70-е годы прошли под знаком его последовательных успехов. На использование систем типа "Токамак" были переориентированы национальные программы США, Японии, Франции, ФРГ, Англии и ряда других стран.

Сегодня в мире насчитывается более 70 действующих "Токамаков". В СССР завершается сооружение "Токамака" предреакторного масштаба Т-15, особенностью которого является сверхпроводящий тороидальный соленоид, прототип аналогичной системы термоядерного реактора.

Совместные усилия ученых многих стран привели к быстрому прогрессу в понимании физических процессов в "Токамаках". Температуру плазмы удалось поднять до 80 миллионов градусов. Показано, что потери из плазмы находятся на допустимом уровне. Накоплен большой инженерный опыт по проектированию и сооружению установок в целом и эксплуатации их отдельных систем. В целом до настоящего времени экспериментальные результаты, полученные на "Токамаках", не обнаружили принципиальных препятствий к созданию термоядерного реактора.

В 1978 году Советский Союз предложил Международному агентству по атомной энергии /МАГАТЭ/ объединить усилия стран, активно ведущих термоядерные исследования, в деле создания первого демонстрационного термоядерного реактора. Об этом говорил с трибуны специальной сессии Генеральной Ассамблеи ООН 31 мая 1978 года А. А. Громыко.

Инициатива СССР была поддержана правительствами США, Японии и ряда стран Западной Европы, входящих в Евроатом. Был создан объединенный коллектив ведущих специалистов этих стран для разработки проекта первого в мире термоядерного реактора, получившего название ИНТОР. В таком реакторе должны быть получены параметры плазмы и осуществлены плазмофизические режимы работы, близкие к соответствующим параметрам и режимам будущих энергетических реакторов. Он должен содержать все основные системы и узлы, присущие энергетическим реакторам, должна быть проверена работоспособность этих систем и узлов, исследована работоспособность первой стенки реактора при высоких циклических нейтронных нагрузках. ИНТОР должен продемонстрировать надежность производства электроэнергии и воспроизводства трития, а также дать опыт эксплуатации и дистанционного обслуживания термоядерного реактора.

На основе проведенного анализа специалисты Международной рабочей группы ИНТОРа показали, что накопленный экспериментальный и теоретический опыт позволяет разработать проект такого реактора "Токамака", базируясь в основном на современном уровне развития техники. В 1982 году был завершен эскизный проект ИНТОРа, после этого проводились работы по оптимизации основных технических решений реактора.

Проектные параметры ИНТОРа: объем плазмы более 200 кубических метров, длительность горения реакции 200 секунд, термоядерная мощность 620 мегаватт, электрическая мощность экспериментального электрического модуля 50 мегаватт, коэффициент воспроизводства трития 0,65. Стоимость такого реактора оценивается около 3 миллиардов долларов. В научных кругах, руководствующихся прежде всего здравым смыслом и принципом рациональности, идея ИНТОРа пользуется популярностью и поддержкой. Сложность технологии и высокая стоимость демонстрационного реактора при реализации проекта делают весьма выгодным не соперничество, а объединение усилий различных стран.

Лучом лазера

Ученые лаборатории квантовой радиофизики Физического института имени Лебедева АН СССР предложили идею лазерного управляемого термоядерного синтеза и получили приоритетные результаты в этой области. На крупнейшей в мире лазерной термоядерной установке "Дельфин" ведутся эксперименты по нагреву и сжатию плазмы для получения термоядерного синтеза. Результаты этих исследований находят широкое применение в разработке новых приборов, технологических процессов, в получении веществ с новыми свойствами в медицине, метрологии и в новейших методах обработки информации.

Термояд в молнии

Антенна детектора, установленная индийскими учеными у подножия Гималаев, во время грозы уловила излучение... нейтронов. Явление необычное, поскольку теоретически нейтроны высвобождаются либо при синтезе ядер дейтерия - дейтронов, либо во время слияния двух дейтронов при высокой плотности и температуре. Физики предположили, что условия для начала таких термоядерных реакций может создать и молния. В пользу их гипотезы свидетельствуют 124 грозовых разряда из 11 тысяч зарегистрированных. По расчетам, каждый из этих природных реакторов излучал в среднем по миллиарду нейтронов.

Есть ли будущее у угля!

Есть, и очень большое - утверждают ученые. В цивилизации третьего тысячелетия ему предстоит сыграть заметную роль, так как в мировых запасах горючих ископаемых на долю твердого топлива приходится 93 процента, на долю нефти и газа - всего 7 процентов. Общие геологические запасы углей в мире оцениваются сейчас в 14 300 миллиардов тонн. Максимальный удельный вес угля в мировом энергетическом балансе в нынешнем столетии был достигнут на рубеже двадцатых годов. Затем уголь постепенно стал вытесняться нефтью и природным газом. Перестройка структуры энергетического баланса проходила неодинаково в капиталистическом мире и в странах социалистического содружества. В государствах-членах СЭВ она не сопровождалась массовым закрытием шахт, резким снижением объема добычи угля. Угольная промышленность СССР, несмотря на разведку и освоение новых нефтегазовых месторождений, не только сохранила созданные производственные мощности, но и про должала их наращивать, хотя и мень шими темпами.

Разразившийся в семидесятых годах в капиталистическом мире нефтяной энергетический кризис стал стимулом к перестройке топливно-энергетического хозяйства мира. Добыча угля вновь стала быстро расти. За период с 1970 по 1983 год она увеличилась более чем на миллиард тонн и достигла 3933 миллионов тонн. По некоторым прогнозам, на рубеже третьего тысячелетия она может составить 5,8, а в 2020 году - 8,8 миллиарда тонн. Уже к началу следующего тысячелетия доля угля и нефти в мировом балансе станет примерно одинаковой.

Отечественная угольная промышленность в дальнейшем будет развиваться преимущественно за счет увеличения добычи угля открытым способом в восточных районах страны.

Этим способом намечено добывать в перспективе 56-60 процентов угля против 38 процентов в 1980 году.

Наиболее значительные и экономичные запасы, уже пригодные для открытой разработки, сосредоточены в пределах Канско-Ачинского бассейна.

Здесь находятся 24 крупных месторождения угля с мощностью пласта от 6 до 96 метров. Часть этих углей пойдет на тепловые электростанции, энергия которых будет передаваться в Западную Сибирь, на Урал и в европейскую часть страны. А другая часть станет сырьем для производства синтетического жидкого топлива. Для освоения этого вида переработки углей в нашей стране построена крупная экспериментальная установка.

Текучая драгоценность

Тревожный вопрос

Земная природа - хозяйка рачительная. Тысячи, миллионы лет крупинка к крупинке собирает свои богатства: россыпи драгоценных камней и металлов, залежи руды, угля, солей. Миллионами лет в глухих подземельях растут кристаллы, накапливаются пласты различных минералов, в толщах осадков скапливаются нефтяные залежи.

Нам еще не совсем ясно, как возникли нефтяные месторождения. Но нет сомнения, что они долго вызревали в недрах и сохранились только потому, что были изолированы на долгие сроки.

Современная техника ненасытно пожирает минеральные энергетические ресурсы, в первую очередь нефть, Горючего требуется все больше и больше. И вот уже возникла вполне реальная проблема: кладовые земной природы не бездонны; уничтожая горючие полезные ископаемые, мы рискуем лишиться их вовсе.

Об этом начали писать давно, по крайней мере с конца прошлого века.

Называли даже сроки, когда наступит всемирный энергетический кризис.

Подсчитывали известные запасы энергетических ресурсов, учитывали темпы роста их потребления и вычисляли, когда ресурсы будут исчерпаны. Получалось - через десятки лет. Время шло, проходили назначенные сроки, а горючих ископаемых становилось вроде бы даже больше. Почему? Потому что геологи открывали новые и новые крупные месторождения угля, нефти, газа.

Однако с середины нашего век! энергетические ресурсы стали использоваться с невиданной ранее интенсивностью. И вновь встает вопрос: надолго ли хватит? В особенности нефти, уникального природного продукта, очень сложного по структуре и происхож дению.

Глобальный оптимизм

В геологических науках оптимистичные прогнозы даются обычно с немалой осторожностью, с оговорками. И понятно: мы все еще не слишком хорошо ориентируемся в вечной тьме зекных недр. Тем удивительнее слышать положительные заключения специалистов, оценивающих перспективы открытия новых значительных по объему месторождений нефти и газа. Однако, когда в Москве на 27-м Международном геологическом конгрессе обсуждались актуальнейшие проблемы геологии, и среди них как одна из важнейших - о перспективах поисков нефти и газа, то, пожалуй, большинство крупнейших специалистов по этим вопросам высказывало вполне оптимистические взгляды. И, надо сказать, их мнение покоилось на солидном основании.

Задал тон такому, можно сказать, глобальному оптимизму видный американский ученый и предприниматель М. Хэлбути. Он постарался оценить географическое положение перспективных нефтегазоносных бассейнов мира. Представил соответствующие карты. Ориентировался прежде всего на открытия последнего десятилетия:

9 гигантских месторождений в Северном море, гигантские залежи нефти и газа на севере Аляски и у Ньюфаундленда и т. д. Согласно этим данным, перспективные площади охватывают около 77,6 миллиона квадратных километров, из них около трети приходится на окраины континентов (преимущественно шельфовые зоны морей). В арктической зоне, по мнению Хэлбути, будет совершено не менее половины будущих открытий нефтегазовых залежей.

"Я твердо убежден,- сказал Хэлбути,- что в будущем мы откроем в глобальном масштабе по крайней мере столько же нефти и значительно больше газа, чем открыто сегодня. Я полагаю также, что нас ограничивают только недостаток воображения, решительности и технология".

На геологических картах, показывающих перспективные на нефть и газ территории, оконтурены обширнейшие регионы. Но это еще сугубо предварительные и весьма неопределенные прогнозы. Требуется уточнить, на каких глубинах, в каких геологических условиях, в отложениях каких эпох можно ожидать промышленных скоплений нефти и газа. Иногда такие уточнения оборачиваются приятной неожиданностью: удается обнаружить нефтяные залежи даже в таких подземных условиях, которые прежде считались неперспективными для этого полезного ископаемого.

Так, в США есть обширная полоса вдоль Скалистых гор, которую долгое время называли "кладбищем скважин на нефть". Действительно, из 500 разведочных скважин, пробуренных здесь, ни одна не вскрыла залежи полезного ископаемого. Казалось, безнадежный район; буровые врезаются L. древние безжизненные гранитные толщи. Но вот рискнули пробиться глубже-и удача! Было обнаружено первое месторождение нефти, а затем большие залежи. Оказалось, что здесь древние толщи надвинулись на более молодые осадочные слои, в которых сформировались месторождения нефти и газа.

Если прежде, вскрывая переплавленные или сильно преобразованные в недрах магматические или метаморфические породы, геологи-нефтяники обычно прекращали поиски, то теперь ситуация меняется. В ряде случаев под покровами платформенных областей обнаружены богатейшие залежи нефти и газа. Более того, в качестве коллекторов могут быть даже вулканические и трещиноватые метаморфические породы. Это показали исследования советских геологов и венгерских. Раньше не знали о возможной нефтегазоносности глинистых толщ. Сейчас такие своеобразные карбонатно-кремнистоглинистые отложения (доманикиты), пропитанные органическим веществом, обнаружены в нашей стране. В США признаны перспективными на нефть глинистые доломиты Калифорнии. Извлечение нефти из подобных отложений требует новой технологии. В США после долгих поисков создан эффективный метод добычи с помощью закачки воды и газов, электроподогрева и гидровзрыва.

Но самые выдающиеся за последние десятилетия открытия геологов-нефтяников связаны с Западно-Сибирской низменностью. То, что там должна быть нефтегазовая провинция (площадью 2,4 миллиона квадратных километров!), было теоретически предсказано еще полвека назад И. Губкиным. Сейчас здесь эксплуатируются залежи нефти, заключенные преимущественно в мезозойских породах, возраст которых до 235 миллионов лет. Это то время, когда на Земле жили звероящеры.

Советские исследователи (Д. Дробот и другие) сумели доказать, что на Сибирской платформе перспективны на нефтегазоносность и более глубокие, более древние горизонты. Это отложения нижнего кембрия, им полмиллиарда лет, и еще значительно более старшие.

Специалисты теперь признали, что и в других регионах есть смысл проводить более глубокую нефтегазоразведку. Но за отметками, превышающими пятикилометровую глубину, все же больше шансов обнаружить не нефть, а газ.

Пока еще месторождений на суше явно больше. Однако начали набирать мощь нефтегазопромыслы шельфовых областей - морские. Северное море в этом отношении последовало за Каспийским. Теперь все настойчивее раздаются голоса, предлагающие обратить пристальное внимание не только на мелководные шельфы, но и на более глубокие акватории, на переходные зоны от континентальных окраин к океану, а также на районы островных дуг. Перспективность этих регионов связана с особенностями истории их развития и с условиями осадкообразования.

Словом, к известным прежде перспективным на нефть и газ участкам земной коры ныне добавилось немало новых, очень обширных. И получилось, что на некоторых наиболее оптимистичных картах прогноза нефтегазоносности перспективными показаны едва ли не все шельфовые зоны и большая часть территории суши.

Получается, что искать можно почти везде. Но ведь важно знать, где такие поиски дадут наилучший экономический эффект (как было, скажем, с открытием Западно-Сибирского нефтегазоносного региона), а где обнаружатся лишь редкие и небогатые скопления нефти или газа, и, как говорится, "овчинка выделки не стоит".

Освоение опыта

Приступая к освоению новых, неведомых регионов, специалисты стараются полнее и конструктивнее использовать опыт прошлого. С этой целью советские ученые обобщили имеющиеся сведения об условиях формирования крупных зон нефтегазонакопления.

Вот некоторые их выводы.

Из двух полушарий планеты заметно богаче нефтью Восточное. Здесь находится более 65 процентов нефтяных ресурсов мира, почти девять десятых месторождений-гигантов.

Нефть чаще всего встречается в интервалах глубин 750-3000 метров (86 процентов всех известных запасов нефти). По возрасту нефтеносные толщи преимущественно мезозойские (66 процентов крупных нефтяных месторождений). По составу вмещающих пород абсолютно преобладают песчаниковые коллекторы и карбонатные.

Как известно, для формирования залежей нефти и газа необходимы особые подземные ловушки, в которых накапливается и сохраняется полезное ископаемое. Виды ловушек бывают разные. Давний опыт показывает, что наиболее перспективны и надежны так называемые структурные ловушки, которые располагаются в верхних частях антиклинальных складок (то есть складок выпуклостью вверх, в виде купола). С ними связано около 86 процентов всех ресурсов нефти.

Большинство месторождений нефти и газа (около 90 процентов) находится на платформах - территориях относительно устойчивых, в истории которых за последние десятки и сотни миллионолетий не было крупных геологических катастроф: глубоких прогибов и

разрывов земной коры, воздымания горных хребтов и т. п.

Итак, напрашиваются некоторые обобщения. Основные нефтеносные регионы все же тяготеют к континентам. Именно поэтому Западное полушарие, преимущественно океаническое, менее богато месторождениями нефти и газа. Кроме того, повышенная активность земных недр, вызывающая интенсивное складко- и горообразование, не благоприятствует сохранности там нефтяных залежей.

Толика сомнений

Ироничный писатель Жуль Ренар както сказал: "Ученый-это человек, который в чем-то почти уверен". Только лишь "почти". Потому что в науке любые догмы и общепринятые суждения постоянно подвергаются сомнению.

Глобальный оптимизм нефтегазовых прогнозов, прозвучавших на конгрессе геологов, тут же был несколько поколеблен отдельными высказываниями.

Так, например, по мнению французского ученого П. Ф. Бюролле, упования на открытие новых залежей, соизмеримых по общему объему с уже известными, по меньшей мере необоснованны.

Никто из специалистов не оспаривает утверждение о том, что еще будет обнаружено немало месторождений нефти и газа. Однако многие считают, что это будут залежи преимущественно некрупные по запасам, трудные для разведки и сложные по технологии извлечения полезного ископаемого. Принимать их в расчет можно лишь при условии новой технологии добычи нефти.

Благоприятных для нефтегазообразования регионов в принципе на планете может быть очень много. Скажем, в крупных осадочных толщах вполне можно ожидать залежей нефти. А подобных толщ накоплено в разных регионах немало. Но есть ли среди них продуктивные нефтематеринские породы? Есть ли надежные ловушки!

Достаточно ли велики они по объему?..

Чтобы ответить на эти вопросы, даже при самых благоприятных общих предпосылках, в каждом отдельном случае необходимо учитывать частные конкретные условия. Известно, например, что золото встречается в россыпях, а россыпей (скоплений мелких обломков различных горных пород) повсюду великое множество. Означает ли это, будто повсюду следует активно искать и разрабатывать россыпное золото?

Иногда превосходные, казалось бы, ловушки оказываются пустыми. Как определить, в каких подземных ловушках есть нефть, а какие из них это текучее полезное ископаемое по каким-то причинам сумело избежать или ухитрилось уйти из них?

Локальный прогноз

Теперь, когда определены принципы выделения крупных регионов, перспективных на нефть и газ, резко возросло значение точных локальных прогнозов.

Ведь нефть не станешь искать "где-то вообще", на площади в сотни и тысячи квадратных километров. Требуется наиболее рационально распределить разведочные скважины, а полученную с их помощью информацию использовать с максимальной эффективностью.

Бурить приходится на значительные глубины, и цена каждой скважины около миллиона рублей и более.

Можно ли заранее предусмотреть количество, качество и степень заполненности подземных ловушек нефти!

Геологи В. Ильин, А. Золотов, Л.Кирюхин обратили внимание на такую закономерность. Хорошие скопления нефти встречаются в рифовых отложениях, оставленных древними морями.

Нефтегазоносные рифы открыты в Волго-Уральской и Тимано-Печерской провинциях, на Северном Кавказе, в Средней Азии... Эти рифы - как бы аккумуляторы нефти и газа. Нередко они перекрыты экранирующими слоями солей. Ловушки превосходные! Вот только обнаружить их не так-то просто.

Но есть некоторые критерии поиска, учет которых существенно облегчает и уточняет локальный прогноз нефтегазоносности. Скажем, над рифами толщина слоев соли обычно понижена, а между рифами повышена. Этот признак использовался и прежде для обнаружения рифов, хотя и не давал надежных результатов. Теперь выявили и стали учитывать еще ряд дополнительных признаков. Например, то, что прослои и линзы калийных солей тяготеют к межрифовым участкам; там же обычно встречаются линзы рапы.

Подобные закономерности специалистами обобщены. Составлена соответствующая методика поисков - стратегия глубокой геологической разведки, основанной на максимальном использовании сведений о горных породах и структурах, залегающих выше ловушек нефти и газа. Все это уже широко внедряется в практику поисковых работ.

Работы, проведенные Всесоюзным научно-исследовательским геологоразведочным нефтяным институтом, помогли выяснить, что традиционное деление пород, слагающих ловушку, на две части - коллектор и покрышку слишком упрощает реальность. В действительности нижняя часть покрышки бывает рассечена малозаметными трещинами, имеет несколько измененный состав. Этот слой следует считать ложной покрышкой. Пустот в ней недостаточно для того, чтобы здесь накапливались нефть и газ, но вполне хватает для того, чтобы эти подвижные компоненты за тысячи и миллионы лет крохотными частями, постепенно просочились, ушли из природного резервуара.

Как только удалось разгадать эту "хитрость", стало возможным прогнозировать вероятность встречи пустых и продуктивных ловушек. Скажем, когда толщина ложной покрышки велика, а выпуклость ловушки пологая, не приходится надеяться на хорошую залежь нефти или газа. О размерах ложной покрышки можно судить по керну, до

бытому при разведочном бурении, или по данным геофизических приборов.

Этот метод локального прогноза уже испытан на практике и дал немалую экономию.

Итак, сочетание глобального и локального прогнозов позволяет искателям нефтяных сокровищниц все увереннее ориентироваться в глубинах земной коры.

Растущая цена теорий

"Кто пытается проникнуть глубже поверхности, тот идет на риск". Так предостерегал Оскар Уайльд художников, стремящихся постичь глубины бытия человека. Это предостережение можно отнести и к тем, кто пытается познать, активно использовать глубины земной коры. А среди геологов-поисковиков глубже всех заглядывают в недра планеты для добычи полезных ископаемых нефтяники. И потому, что нефтяные залежи не встречаются близ земной поверхности. И потому, что со временем наиболее доступных для изучения и эксплуатации месторождений нефти становится все меньше и меньше.

По мнению многих ученых, есть все основания искать месторождения нефти и газа в интервале глубин 4-8 километров. Есть скважина, добывающая газ с глубины 8088 метров. Стоимость столь глубоких скважин, конечно, высока.

Отсюда вытекает важное требование к глубокой разведке на нефть и газ: она должна быть предельно обоснована теоретически. Геологический прогноз нефтегазоносности глубин необходимо давать с максимальной точностью.

Ошибки - к сожалению, здесь они пока еще неизбежны! - должны быть сведены до минимума.

В этом случае с полнейшей очевидностью оправдывается афоризм: "Ничего нет практичнее хорошей теории".

"Первым фундаментальным основанием прогноза нефтегазоносности,- говорит академик А. Трофимук,-является учение о зональности нефте- и газообразования. Основы этого учения были созданы Н. Вассоевичем и В. Соколовым. Прогноз... должен осуществляться на основе историко-геологического, палеогеохимического анализа процесса нефтеобразования". В выделенных таким образом перспективных регионах проводится детальный анализ конкретной геологической обстановки для обоснования локального прогноза нефтегазоносности.

Это, конечно, несколько упрощенная и обобщенная картина. В действительности проблем остается еще немало.

Полного единства мнений у специалистов, как обычно в науке, нет. Продолжаются попытки использовать для нефтеразведки идеи популярной ныне тектоники плит (земная кора уподобляется гигантскому ледяному покрову, разбитому трещинами; отдельные плиты горизонтально перемещаются, раздвигаясь и наползая друг на друга и т. д.).

Ряд ученых продолжают развивать и обосновывать идею неорганического происхождения нефти. Идея эта уже более ста лет подвергается уничтожающей критике со стороны большинства специалистов, однако нельзя не признать, что ее приверженцы провели интересные исследования "газового дыхания" (выражение В. И. Вернадского) планеты, играющего важную роль в геологических процессах.

Судя по тому, что известно о структуре, возрасте и химических особенностях крупных скоплений нефти и газа, месторождения этих полезных ископаемых есть прежде всего продукция биосферы, области жизни. Конечно, в создании нефти и горючего газа участвуют не только живые организмы и продукты жизнедеятельности. Задействован целый комплекс природных условий, существующих на земной поверхности и в недрах планеты, включая температурный режим, давление, газовое дыхание глубин, движение подземных вод и т. д. Но все-таки накопление и сохранение продукции биосферы первейшее условие для нефтегазоносности регионов. Поэтому так бедны нефтью осадки океанического дна и столь удивительно богаты ею осадочные слои континентов и континентальных окраин.

Земная природа - щедрая хозяйка.

Она припасла в подземных кладовых множество минеральных богатств. И среди них текучая энергоемкая драгоценность - нефть. Возможно, ее действительно все еще остается в земле немало. И мы учимся все надежнее, обоснованнее предвидеть местонахождение, количество и качество нефтяных залежей, экономнее, рациональнее добывать и расходовать бесценные природные богатства. Хочется надеяться, что пытливая мысль человека, постигая тайны происхождения и накопления нефти, подойдет и к решению другой, еще более трудной задачи:

научиться у матери-Земли рачительности и творческой щедрости. Человеку, чтобы стать истинным хозяином планеты, должно научиться не истощать, а приумножать ее богатства.

Чем заменить нефть!

Через несколько десятилетий нефть станут заменять атомной и солнечной энергией. Но как накоплять такую энергию? Для этого удобен химический способ: использовать в качестве энергоносителя водород, который можно получать из воды путем электролиза.

Однако хранить и перевозить в промышленных масштабах чистый водород сложно и дорого. Поэтому надо найти вещества недорогие и способные образовывать с водородом такие химические соединения, которые обладают высокой теплотворной способностью, удобны в хранении и перевозке и из которых при необходимости несложно вновь получить водород. Некоторые ученые утверждают, что в качестве таких веществ наиболее подходят атмосферный азот и углекислый газ, который выделяется при ряде технологических процессов. При их взаимодействии с водородом получают соответственно аммиак и метанол, которые можно и хранить, и перевозить. Эти соединения научились изготовлять и в промышленном масштабе. Так, на заводе компании "Рон-Пуленк" во французском городе Сен-Обан производят ежедневно 75 тонн аммиака, что равносильно запасу электроэнергии в 100 мегаваттчасов.

Подземные котельные планеты

В СССР широко используется геотермальная энергия. Так, на Камчатке известно свыше 140 "огнедышащих" источников. Местные жители давно уже не позволяют подземным гейзерам бесполезно тратить свою энергию. Более 10 лет вырабатывает ток Паужстская геотермальная электростанция.

Идет строительство Мутновской геоТЭС мощностью более ста тысяч киловатт.

В Петропавловске-Камчатском, возвышаясь над всем городом, задумчиво "курит" Авачинский вулкан. В его теле на глубине трех-четырех километров находится магматическая камера. В ней ни много ни мало двадцать кубических километров раскаленной лавы. Лишь десяти процентов этого тепла достаточно для работы электростанции мощностью миллион киловатт в течение 150-200 лет.

Учёные предложили проект по использованию этого тепла. Бурятся по направлению к запасам магмы две глубокие скважины. В одну закачивается вода. Раскаленные недра превратят ее в пар, который будет вырываться из другой скважины. Эдакий подземный паровой двигатель. Расчеты показали, что использование подземной энергии крайне выгодно, так как практически не требует больших затрат.

И это не все выгоды, которые могут быть получены от вулканов. В Начикинском и Паратунском санаториях целебные воды горячих источников помогают больным избавиться от многих недугов.

Один такой бассейн расположен в местечке Паратунка рядом с Петропавловском-Камчатским. Вода в него поступает из подземных источников. Ее температура градусов 35 по Цельсию.

Стоит проплыть немного, пульс начинает учащаться. Когда становится тяжело, можно выйти из бассейна, покататься в снегу или просто посидеть на ледяных наростах, отдохнуть. Воды Паратунки тоже обладают целебными свойствами, и купаться здесь можно в любое время года.

Применение термальным источникам нашли и рыбоводы Камчатки. Сейчас там круглый год разводят лососей, которые в три раза быстрее нагуливают вес. Завезли сюда в порядке эксперимента из Подмосковья карпов.

Но не только Камчатка богата подземным теплом. В Мостовском районе Краснодарского края есть межхозяйственное объединение Плодовощевод.

Овощи здесь выращивают с помощью геотермальных вод. Из скважин вода поступает для обогрева теплиц. Отдав часть тепла овощам, она направляется в животноводческий комплекс - коровники, свинарник, птичник. Трубы с теплой водой проходят под полом свинарника и обогревают его. Далее теплые воды используются для орошения полей. Замечено, что они существенно повышают урожайность посевов.

В Ленинградском горном институте ведется разработка основ проектирования и эксплуатации циркуляционных систем, позволяющих извлечь тепловую энергию горячих горных пород.

Температура земли повышается на один градус в среднем через каждые 30 метров. Если пробурить скважину на глубину до 3 километров и закачать туда воду, то она превратится в кипяток. Сейчас это не так уж сложно технически осуществить.

Энергетический потенциал недр только в верхней оболочке Земли составляет триллионы тонн условного топлива. Если использовать хотя бы один процент этих запасов, то можно обеспечить себя теплом на миллионы лет.

Видин отапливается из-под земли

Город Видин на северо-западе Болгарии - первый в НРБ город, в котором для отопления жилых зданий широко используются геотермальные воды. Под городом залегают два горячих водоносных слоя: на глубине 1600 метров - с температурой воды 60-70 градусов Цельсия и на глубине 3600 метров-с температурой 100 градусов Цельсия. Взятая из-под земли вода проходит по батареям отопления и снова закачивается в недра: она содержит много растворенных солей, и ее нельзя сбрасывать в водоемы.

Уже более 20 тысяч квартир Видима отапливаются геотермальными водами, и ежегодно к подземному теплоснабжению подключается около 800 новых квартир. Расходы на сооружение всей системы вдвое ниже, чем ежегодные расходы на топливо, и окупаются они за полтора-два года.

Куда запрятать тепло!

Для этого подходят подземные пустоты в скальных массивах. Шведская компания "Атлас Копко" ведет большие работы, чтобы найти и оборудовать такие подземные теплохранилища.

Вблизи города Упсала путем взрывов в скале создали на глубине сотни метров пещеру объемом в сто тысяч кубометров. Летом ее заполнили нагретой на солнце водой, которую зимой использовали в отопительной сети соседнего городского квартала. В дальнейшем для подогрева воды будут использовать устройства, которые собирают тепло солнечных лучей. В городе Лулео на севере Швеции роль хранилища тепла играют 120 скважин диаметром по 150 миллиметров, которые пробурили в скальной породе на глубину 25 метров. В каждой скважине поместили пару стальных труб, по которым циркулирует горячая вода, обогреваемая отходящими газами соседнего металлургического завода. Скважины служат своего рода теплообменниками, которые летом отдают тепло скальной породе, а зимой возвращают его в систему отопления городского университета. За трехлетнюю эксплуатацию, начиная с 1982 года, в хранилище была заложена энергия в количестве трех с половиной миллионов киловаттчасов. Полезная отдача достигла двух миллионов киловатт-часов.

Бетонные заводы - на солнечной энергии

Бетонные заводы потребляют колоссальное количество энергии в виде пара и электричества. Монолитный бетон, плиты, балки - все это подвергают обработке теплом и влагой, чтобы бетон набрал прочность, был более пластичным, быстрее твердел.

Все методы теплового воздействия на бетон связаны со значительными энергозатратами. Они составляют около семнадцати миллионов тонн условного топлива. Но вот что интересно - двадцать пять процентов этого топлива расходуют заводы и стройки в южных районах страны, где солнечных дней двести - двести пятьдесят в году.

Тут есть над чем призадуматься. Далее.

Тепловое воздействие на твердеющий бетон, как правило, осуществляют при температуре 70-95 градусов. Но ведь

именно до такой температуры идет прямой нагрев предметов солнечной радиацией. Если понадобится, то в преобразователях и аккумуляторах солнечной энергии можно создать температуру 100 градусов и выше. Одним словом, доступность и простота получения горячей воды, воздуха и других жидких теплоаккумулирующих композиций должны привлечь солнечную энергию для производства бетонных конструкций.

Начинали с простейших работ, не требующих почти никаких капитальных затрат. На бетонную плиту, прогретую солнечной энергией до максимальной температуры, формуют вторую плиту.

Обе плиты укрывают пленкой, и бетонный "бутерброд" превращается в своеобразный парник. Верх второй плиты прогревается солнцем, а низ аккумулированной теплотой, передаваемой от нижней плиты. Плит, разумеется, достаточно много, они образуют тепловой конвейер. Результаты - время твердения бетона нисколько не больше, чем при использовании традиционных видов энергии. Даже в таком довольно примитивном виде можно организовать большое количество гелиополигонов для обработки бетонных конструкций. Пленки, создающие "парниковый эффект", уже сегодня следует применять при сооружении градирен, силосных башен, труб, резервуаров, жилых домов из монолитного бетона.

Лучше кирпича

Французская фирма "Этаблисман Броссон" изготовила нагревательное устройство, которое используется для накопления тепла в часы самого низкого тарифа на электроэнергию. Оно состоит из двух плит слоистого известняка, между которыми находится электрическое сопротивление. Благодаря своей однородности известняк сохраняет накопленное тепло дольше, чем огнеупорный кирпич. Новое устройство может быть частью несущей стены или перегородки.

Эксперимент в Черном море

Румынские ученые провели в Черном море опыты с установками для преобразования энергии морских волн в электроэнергию. Использовались два типа установок. Одна из них представляет собой плавучий буй с открытым дном. При качаниях буя уровень воды в нем изменяется, соответственно воздух входит в полость буя или выходит из нее. Движение воздуха возможно только через верхнее отверстие, а здесь установлена турбина, вращающаяся всегда в одном направлении независимо от направления потока воздуха (это изобретение румынского инженера Г. Олару). При волнах высотой 35 сантиметров турбина развивала 2100 оборотов в минуту.

Вторая установка - стационарная микроэлектростанция, нечто вроде ящика, который на опорах устанавливается на небольшой глубине. В ящик проникают волны, вращающие турбину.

Успешные опыты позволили сделать вывод, что энергетические прибойные установки могут использоваться в автономных морских бакенах, для освещения причалов и волноломов. Но остается решить проблему надежности техники, постоянно подвергающейся ударам соленой воды.

Топливо - корки мандаринов

Как известно, цены на нефть и нефтепродукты непрерывно растут в странах-импортерах нефти: не хватает бензина. В лабораториях Филиппинского университета успешно прошли испытания одноцилиндрового двигателя с воздушным охлаждением, работающего на... кокосовом масле. А одна из японских автомобильных компаний провела испытания бензина из мандариновой кожуры. Вместо токсичных продуктов сгорания этот бензин выделяет фруктовый запах, но для получения одного литра такого бензина требуется кожура почти 11 тысяч (!) мандаринов.

Выбрасывать ли мусор!

Утилизация бытовых и промышленных отходов, опавшей листвы и погибших растений приведет к значительной экономии ценного энергетического сырья, говорится в докладе Научнотехнического управления Японии. Из этого документа следует, что Япония располагает огромным количеством биомассы, которую после переработки можно использовать вместо нефти или газа для производства электроэнергии.

По подсчетам специалистов, потенциальные запасы биомассы в стране составляют примерно полтора миллиарда тонн. Ежедневно из отходов лесного и сельского хозяйства и мусора можно получать более ста миллионов тонн биомассы и за счет ее использования покрывать десятую часть потребности ит э 1 нефти всей страны.

Горючее из пальмового масла

В Малайзии, являющейся одним из главных поставщиков пальмового масла на мировом рынке, в настоящее время испытывают горючее для дизельных моторов, изготовленное из пальмового масла. Семь различных типов автомашин наездили на этом топливе от 50 тысяч до 100 тысяч километров.

Самодельное топливо

Поиск новых источников энергии - задача немаловажная, ибо угля, нефти и газа хватит обитателям планеты на десятки лет, в лучшем случае - на сотни. Одно из направлений поиска - синтез нефтехимических продуктов из карбонатов или углекислого газа. Такого сырья в земной коре во много тысяч раз больше, чем органического топлива, к тому же углекислый газ во многих производствах является отходом.

В соединении с водородом можно получать из углекислого газа органические кислоты, спирты, метан и прочие углеводороды. Все это реакции, идущие с потреблением тепла, а его можно брать от теплых отходящих газов различных промышленных процессов.

Если удастся создать температуру около семисот градусов, то углекислый газ будет вступать в реакцию с углем и водяным паром. Разработки ведутся в Московском институте горючих ископаемых.

Урожай на крышах

При вентиляции промышленных зданий, котельных, горячих цехов буквально на ветер выбрасывается громадное количество теплого воздуха. А именно такое тепло позарез нужно тепличным хозяйствам. В себестоимости продукции теплиц затраты на отопление достигают шестидесяти процентов.

В Московском технологическом институте пищевой промышленности решили тепло вентиляционного воздуха употребить на обогрев теплиц. Причем теплицы эти разместить в самой непосредственной близости от здания, которое служит источником тепла: построить теплицы на его крыше. Тут еще одно преимущество - экономия земель, которая представляет особенно большую ценность в местах расположения промышленных предприятий.

Очень часто удаляемый из зданий воздух содержит двуокись углерода. В теплице ее будут поглощать растения, и это пойдет им на пользу. Если же удаляемый из цехов воздух будет содержать примеси, вредные для растений, его следует подавать в пространство между остеклением теплицы и специально подвешенной под ним прозрачной пленкой. Так загрязненный воздух не коснется растений.

Расчеты доказывают, что размещение теплиц даже на существующих зданиях не потребует сложных работ.

Первые теплицы и оранжереи уже приносят урожай овощей и цветов в Ленинграде, Туле, Сарапуле.

Химия и снабжение человечества энергией

Рассказывает доктор химических наук Г. 3аиков

Сколько же топлива осталось на Земле!

Бурно развивающаяся промышленность в XX столетии требовала все больших энергетических затрат. Добыча угля, нефти, а затем и природного газа шла всевозрастающими темпами, Когда-то эти источники энергии казались неистощимыми. Правда, освоение новых месторождений становилось делом все более трудным: за углем, нефтью, газом приходилось идти все дальше на север и восток, устремляться все глубже в недра Земли, а стоимость их все повышалась.

В 1973-1974 годах разразился нефтяной кризис. Резко поднялись цены на нефть. Главные тому причины носили политический характер. Но, привлекая к себе обостренное внимание, кризис повлек за собою также и дискуссии о перспективах добычи энергетического сырья. В их ходе утверждалось, что нефти и газа в недрах планеты осталось лишь на несколько десятилетий: нефти - около 80 миллиардов тонн, газа - около 65 триллионов кубометров.

Чтобы оценить эти цифры, заметим, что ежегодно мировое потребление нефти ныне составляет около 3 миллиардов тонн, газа - около 2 миллиардов кубометров.

Эти выводы (слишком пессимистические, как мы увидим ниже) имели и свои положительные последствия. Лозунгом дня стало максимальное сбережение энергетических ресурсов. Ученые и инженеры стали уделять больше внимания разработкам все менее энергоемких технологических процессов, создали и продолжают создавать все более экономичные двигатели (автомобильные, самолетные и т. д.), ищут новые источники энергии и способы их освоения. В перечне этих источников - сланцы, нефтяные пески, древесина, торф, отходы сельскохозяйственного производства.

Остановимся ради примера на растительном энергетическом сырье. Основное его достоинство в том, что оно представляет собой возобновляемый источник энергии. Каждый год на нашей планете зеленая биомасса прирастает на 117 миллиардов тонн (в сухом весе), в том числе на 80 миллиардов тонн в лесах, на 18 миллиардов тонн в саванне и степях, на 9 миллиардов тонн на обрабатываемых полях, на столько же в пустынях, в тундре и на болотах.

Энергия, которой обладает такое количество биомассы, составляет 1,75Х1021 джоулей"что эквивалентно примерно 40 миллиардам тонн нефти. Общие же запасы растительной биомассы на Земле насчитывают более 1800 миллиардов тонн, что эквивалентно 640 миллиардам тонн нефти.

Когда нефтяной кризис миновал, эксперты повторно принялись за оценки. Спокойно и неторопливо поразмыслив, подсчитав запасы топлива на Земле более точно, ученые сошлись во мнении, что нефти в недрах планеты на самом деле больше, чем казалось в середине 70-х годов: порядка 200 миллиардов тонн, из них твердо разведанных запасов-около 110 миллиардов тонн. Поэтому мировой объем нефтедобычи в ближайшее время может оставаться на теперешнем уровне (около трех миллиардов тонн в год ) и даже несколько повышаться. И если раньше, в годы кризиса, считалось, что максимум нефтедобычи придется на 80-е годы, далее она пойдет на убыль и к 2080 году на Земле не останется ни капли нефти, то теперь картина вырисовывается в более отрадном свете.

Согласно материалам Международной конференции максимум добычи нефти придется на 10-е годы будущего века и в это время ее будет добываться на 25 процентов больше, чем сегодня, однако к 2120-2130 году запасы нефти истощатся полностью.

Полагают, что нефть еще длительное время будет оставаться основным источником энергии. Ее добыча, конечно, будет все усложняться. Уже сейчас треть всей нефти добывается со дна морей, и именно этот способ будет превалировать, хотя он дорог и становится все дороже. Если двадцать лет назад техника позволяла доставать нефть в море с глубины 200 метров, то десять лет назад эта цифра удвоилась, а сейчас имеется возможность бурить подводные нефтяные скважины на глубину до двух километров.

Еще более оптимистичны прогнозы относительно природного газа по сравнению с теми, что давались в 70-х годах. Общие его запасы сейчас считаются равными 250 триллионам кубометров, причем твердо разведанные80-90 триллионам кубометров. Максимальное количество газа будет, вероятно, добываться в 2040 году-в два раза больше, чем сегодня. Потом начнется спад, но еще в 2150 году, как полагают эксперты, газ будет добываться в размерах 15-20 процентов от добычи сегодняшней.

Что же касается угля, то он не вызывает беспокойства у экспертов. Его добыча растет и будет продолжать расти. В 1979 году во всем мире угля было добыто свыше 2,8 миллиарда тонн. К 2000 году, как вытекает из приведенных оценок, эта цифра превзойдет отметку 9 миллиардов тонн. Так можно добывать уголь еще добрую сотню лет, поскольку даже твердо разведанные его запасы сейчас превышают триллион (тысячу миллиардов) тонн.

Нефть из угля

Уголь - надежный источник энергии, но, к сожалению, не самый удобный. Жидкое топливо наиболее технологично, менее загрязняет окружающую среду, наконец, к нему привыкли и приспособились в самых различных отраслях техники: например, почти все количество топлива, потребляемого сегодня в развитых странах на транспорте, получают из нефти.

Такое сопоставление источников энергии уже давно привело ученых к идее создать способы переработки угля в жидкое топливо, эквивалентное нефти.

Вот один из наиболее усиленно разрабатываемых сегодня способов. В присутствии кислорода и водных паров уголь сжигают. Газ представляет собой смесь водорода и окислов углерода.

Далее в присутствии катализаторов компоненты этой смеси вступают между собой в реакцию гидрогенизации.

В итоге получается метиловый спирт (метанол, как кратко называют его химики; заметим попутно, что он представляет собой четвертый по объему мирового производства и, стало быть, очень важный продукт органической химии). Из метанола же можно получить настоящий заменитель нефтяного топлива - смесь углеводородов, сходную по своим характеристикам с высокосортным нефтяным топливом. Для этого необходимо провести определенную перестройку молекул метанола на катализаторах. По ходу перестройки в качестве побочного продукта получается много воды. Ее нужно отделить от образующегося топлива. Вопрос этот нелегкий, но принципиально уже решен, хотя и таким путем, что получаемый заменитель нефти еще очень дорог. Нужно искать более дешевые способы, а заодно работать над повышением эффективности и долговечности катализаторов, увеличением выхода целевых продуктов и т. д. Проблемы тут не только технологические, но и научные, требующие активного участия химиков. Надо лучше знать структуру угля, природу существующих в нем химических связей, его реакционную способность. Все это позволит подбирать наилучшие катализаторы и направлять реакции по оптимальным путям.

В последние годы больших успехов в области газификации углей и получения жидкого топлива добились ученые из

Московского института горючих исколаемых. Во всем мире получили признание применяемые в подобных процессах селективные цеолитные катализаторы, в разработку которых внес весомый вклад академик X. Миначев, работающий в Институте органической химии АН СССР. Фирма "Мобил Ойл"

получает на цеолитных катализаторах топливо высокого качества, которое невозможно получить иными способами. Из 1000 тонн метанола при этом образуется 438 килограммов углеводородов и 562 килограмма воды. В конечном итоге можно получать и высокооктановый бензин, и керосин, и дизельное топливо.

Известен и прямой способ сжижения углей. Здесь сначала готовится кашица из измельченного угля с добавкой нефти. Затем при высоких температурах и давлениях, в присутствии катализатора (а в некоторых вариантах процесса еще и водорода).

В этом направлении ученые продвинулись вперед настолько, что уже имеются полупромышленные установки, реализующие этот процесс. Они построены в США, ФРГ, а также в Австралии (в сотрудничестве с японскими фирмами). Однако до сих пор еще нет ни одного рентабельного завода по сжижению углей прямым способом.

Показателем рентабельности был бы тот факт, что подобный завод обеспечивал бы себя энергией и водородом, который необходим для доводки углеводородных молекул до нужной величины и структуры. Для этого необходимо, чтобы выход жидкого продукта был не менее 50 процентов. Другая важная и пока не решенная проблема - отделение продуктов реакции от непрореагировавшего угля и золы. Неясно также, как использовать обширные отходы процесса.

Большого внимания заслуживают сланцы и нефтяные пески как будущие источники энергии. Ведь их хватило бы человечеству на добрую тысячу лет.

В освоении сланцев ведущее место в мире занимает наша страна. Фундаментальные принципы получения ценных продуктов из сланцев (не только для энергетики, но также для нефтехимии и органического синтеза) заложены работами эстонских ученых и ученых из Ленинградского технологического института.

Топливные плантации

Для получения жидкого топлива, заменяющего нефть, разумеется, можно использовать не только уголь. Голландский химик С. де Витт доказывает, что вполне успешные результаты достижимы, если брать за основу некоторые виды тропических растений. В практических опытах до сих пор удалось получить за год чуть более кубометра эрзац-нефти с гектара, засеянного такими растениями. Однако ученые полагают, что биотехнология позволит повысить "урожайность" нефтяных плантаций в два-три раза.

Если расценивать подобные эксперименты в плане обобщения, то можно предвидеть, что в будущем многие десятки тысяч гектаров малоценных земель и лесов станут источниками жидкого топлива.

Переработка зеленой биомассы в топливо заключается в газификации древесины и ферментации Сахаров.

В качестве целевого продукта необяза

тельно мыслить лишь углеводороды.

Известны и другие органические вещества, которые по своим энергетическим свойствам близки к нефти: эфиры, кетоны или спирты (метанол, этанол, бутанол). Спирты имеют очень высокое октановое число, что является важнейшей целью при разработке заменителей высококачественного топлива.

Ферментацией отходов сахарного тростника только в 1981 году в Бразилии было получено 4,2 миллиона литров этанола. На этом топливе работают все автобусы крупнейших бразильских городов Сан-Паулу и Рио-де-Жанейро, а также многие автомобили в целом по стране. В США этанол получают из отходов кукурузы. На Филиппинах масло кокосовых орехов смешивают с дизельным топливом. В 1982-1983 годах это позволило сэкономить стране 2,2 процента дизельного топлива.

В ряде стран из сельскохозяйственных отходов получают метан, который затем используют в качестве топлива.

На филиппинском острове Лусон так работает котельная, подающая горячую воду в сто домов круглый год.

В период с 1977 по 1982 год Япония снизила количество нефти, которое идет на топливо, с 74,5 до 62 процентов, а к 1990 году надеется довести этот показатель до 50 процентов. Здесь из рисовой соломы получают этанол, из сельскохозяйственных отходов - ацетон и бутанол. Значительны успехи биотехнологии в США, ФРГ, Англии, Франции. В лабораторных условиях здесь получают из биомассы метанол, этанол, этилен, пропилен, бутадиен, метан, ароматические соединения и другие виды альтернативного по отношению к нефти топлива.

Перспективы практического развития этих экспериментальных разработок неравноценны. Метанол можно получать из любого сырья, содержащего углерод и водород,- из угля и древесины, природного газа и сланцев, торфа и отходов переработки нефти.

Этанол как топливо близок по своим характеристикам к метанолу, но дороже, поскольку его производство отличается большей энергоемкостью. Бутанол - топливо с более высокими характеристиками, но его производство сложнее. Какой из упомянутых процессов получит наибольшее признание в будущем, покажет время.

Еще одно достоинство грецких орехов

Сейчас осваиваются такие ресурсы, которые до недавнего времени вообще не рассматривались как источники энергии. В ход пошли "альтернативы альтернативам" - от миндальной скорлупы до персиковых косточек. И не без успеха. "Сан даймонд гроверс оф Калифорния" производит 4,5 мегаватта электроэнергии за счет сжигания скорлупы грецких орехов - побочного продукта их переработки. Таким образом, в течение года экономится 11 тысяч тонн нефти. Как заявил один из руководителей компании, "грецкий орех дает превосходное и не загрязняющее окружающую среду топливо, оно не содержит серы и дает очень мало золы". Фирма "Имотек инкорпорейшн" вырабатывает 8,5 мегаватта электроэнергии путем сжигания миндальной скорлупы, косточек персиков и слив.

Еще один нетрадиционный источник энергии - бытовые отходы. В мире более 100 миллионов тонн таких отходов сжигается в печах с регенерацией энергии. Это, конечно, мизерное количество по сравнению с мусором, который все еще вывозится на свалки, представляя немалую опасность для окружающей среды. Небезопасно, впрочем, и простое сжигание мусора: при современном уровне очистки отходящие газы не утрачивают своей вредности.

В настоящее время химики многих стран работают над совершенствованием фильтров, улавливающих вредные вещества из газов. Из газообразных продуктов сжигания мусора необходимо удалять сажу, хлористый водород, окислы азота, двуокись серы и т. д. Что касается методов улавливания, то они уже разработаны. Вопрос лишь в том, как сделать их более дешевыми, надежными, долго работающими.

Особое внимание уделяется сейчас пиролизу (термическому разложению)

мусора и получению из него газообразного топлива. Пока здесь больших успехов нет, так как состав бытовых отходов неоднороден, и поэтому трудно подбирать и регулировать оптимальный режим пиролиза. Кроме того, в мусоре много вредных примесей.

Предлагается выделять из него наиболее горючие компоненты - бумагу, картон, пластики - и прессовать их в брикеты. Такие брикеты по теплотворности сравнимы с бурым углем.

Как полагают эксперты, усовершенствованная переработка бытовых отходов (как в энергию, так и сырье) позволит только Западной Европе достичь ежегодной экономии порядка 14 миллиардов долларов. Разделение отходов должно происходить уже на дому:

в одни контейнеры нужно сбрасывать пищевые отходы, в другие - бумагу и т. д. Такой путь предполагает высокую сознательность населения в отношении охраны окружающей среды и экономии сырья и энергии.

Теплые дома без отопления

Излучение Солнца в наши дни занимает в балансе энергетиков такое же положение, как нефть в середине прошлого века, когда преобладали уголь, торф и дрова.

Однако уже сегодня ток, вырабатываемый Солнцем, вливается тонкой струйкой в энергетический поток дли нужд человечества. Кремниевые пластинки преобразуют солнечный свет электроэнергию. Специалисты убеждены, что к 2060 году доля энергии Солнца на мировом энергетическом рынке превысит 50 процентов.

В феврале 1983 года американски фирма "Арко Солар" начала эксплуатировать первую в мире солнечную электростанцию мощностью 1 мег"

ватт. Эта же компания приступила к строительству фотоэлектрической станции в Калифорнии, мощность которой должна достичь 6,5 мегаватта.

На вершинах Гималаев солнечные батареи заряжают никель-кадмиевые аккумуляторы альпинистов. В пустынях Египта они питают ирригационные насосы, а в отдельных районах Австралии - электрические ограждения для овец. В домах японских крестьян они греют воду и дают электроток. Солнечные печи для подогрева воды прижились в Среднеазиатских республиках нашей страны.

До недавнего времени из-за высокой стоимости солнечных элементов они применялись либо в космонавтике, либо в местностях, отдаленных от линий электропередачи, либо в особых видах изделий, где затраты энергии минимальны. Сейчас цена на эти элементы быстро падает: за последние 10 лет она понизилась в 3,5 раза. В этом заслуга химиков, разработавших новые способы получения кремниевых солнечных элементов.

Обычно солнечные элементы изготавливают из монокристаллических кремниевых стержней, выращиваемых в лаборатории. Их разделяют на маленькие пластинки, которые затем собирают в панели. Сейчас все большее внимание уделяется поликристаллическому и аморфному кремнию. Ему придают форму пленки толщиной I микрометр. КПД элементов на аморфном кремнии составляет 6-10 процентов, а на монокристалле - 12-16 процентов, но первые значительно дешевле, так как для их создания не требуется материала высокой чистоты.

Вполне вероятно, что для наших еж- квартир и производственных помещении ний в ближайшем будущем не понадоком бится столько тепла, как сегодня. Сейчас ведется разработка нового строимая тельного материала, призванного обеслуа- лечить 50-процентную экономию тепную шповой энергии при обогреве зданий.

Это -важнейшее свойство нового материала заключается в том, что он пропускает солнечный свет, но задерживает тепло.

Стенки здания, покрытые прозрачными панелями из этого материала, обогреваются солнечной энергией. При этом не происходит обратной отдачи тепла. Путь накопленной тепловой энергии открыт только внутрь здания.

Даже в холодное время Солнце будет поставлять значительную часть тепла, необходимую для обогрева здания...

Здесь затронуты лишь немногие вопросы снабжения человечества энергией. Не следует думать, будто химики не участвуют в разработке других, не упомянутых здесь источников энергии.

Например, ядерная энергетика начинает осваивать торий. Состояние воды в водохранилищах, обязанных своим возникновением гидроэнергетике,- предмет забот гидрохимиков. Словом, химики вносят значительный вклад в реализацию энергетической программы человечества.

Твердый огонь

Веками казалось бесспорным: чтобы получить сплав двух твердых веществ, нужно сначала расплавить их.

Но доктор физико-математических наук Александр Мержанов и его помощники доказали, что правило это отнюдь не абсолютно. Высокотемпературные печи становятся атрибутами устаревшей, а главное, неэкономичной технологии. Их заменяет реактор, в котором бушует огонь без пламени - твердый огонь...

Эксперимент

В Институте химической физики Академии наук СССР в Москве изучалась теоретическая проблема, связанная с горением. Обычно оно разрушает исходные материалы, переводя их в газообразное состояние, а доктор Мержанов поставил перед своими ассистентами Инной Боровинскои и Валентином Шкиро задачу найти вещества, которые, сгорая, не выделяли бы газов.

Испытывали одно сочетание за другим и вот спрессовали в достаточно большую таблетку смесь титана с бором и подожгли, подведя проволочную спираль, нагреваемую током. От точки контакта со спиралью по таблетке быстро распространился ярко светящийся фронт. Исследователи полюбовались эффектным зрелищем, определили, какие процессы под влиянием теплового импульса прошли в смеси, и только потом случайно обратили внимание на то, что таблетка не расплавилась, не потеряла форму, но стала плотной и твердой. Состав слитка представлял собой соединение бора и титана диборид титана - вещество, известное высокими абразивными свойствами.

Обычно, чтобы получить такой сплав, нужно смесь двух порошков нагреть в специальной печи. Поскольку оба вещества отличаются тугоплавкостью и упрямо не желают вступить в реакцию между собой, требуется температура около полутора тысяч градусов и несколько часов времени. А в лаборатории Мержанова, чтобы получить тот же самый сплав, потребовалось несколько секунд. Поначалу это показалось невероятным, и скептики рассматривали случай с диборидом титана как некий лабораторный курьез: мало ли что бывает во время экспериментов!..

Что же произошло в таблетке!

Скептицизм опирался на здравый смысл: если получился сплав, куда же девалось пламя? Всякая металлургия ассоциируется с жаром печей, с огненными потоками жидкого металла. Вот что говорит по этому поводу Александр Мержанов:

- С точки зрения специалиста, огонь - это вовсе не обязательно пламя. Горение-сложная химическая реакция. Если в ходе этой реакции исходные компоненты плавятся или переходят в газообразное состояние, то они взаимодействуют легко и быстро.

Если же они остаются твердыми, то в обычных условиях процесс протекает крайне медленно или останавливается на полпути. Иными словами, в обычных условиях огонь без пламени - твердый огонь - тлеет так незаметно, что мы его не видим или он (что чаще всего) гаснет. Но есть и третий вариант, когда смеси, взаимодействуя, выделяют достаточно большое количество тепла. В этом случае реакция, соединяющая воедино твердые вещества, может поддерживать самое себя: ей достаточно начального теплового импульса, а дальше она самораспространяется. Поэтому такая реакция получила название самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС).

Доктору Мержанову и его коллегам понадобились многочисленные эксперименты, измерения, термодинамические расчеты, чтобы выяснить, что же происходит в таблетке в тот миг, когда ей сообщают тепловой импульс. В химии появился новый крупный раздел - теория безгазового горения.

Пока теоретики разбирались в реакции, которую они называют "твердым огнем", открытием группы Мержанова заинтересовались производственники.

В самом деле, из традиционного процесса получения ряда ценных сплавов стало возможным исключить целое звено - высокотемпературные печи.

Процесс значительно ускоряется и удешевляется. Экономится энергия, которая тратилась, чтобы поддерживать в печах высокую температуру.

При этом заметно улучшается качество продукции: в таблетке развивается температура, недостижимая в печах (до 4000 градусов), и в "твердом огне"

сгорают все примеси, содержащиеся в исходных материалах, происходит самоочистка сплава.

Профессии твердого огня

Итак, огонь выступил в новом качестве: не как разрушитель, а как тонкий химик-синтетик, созидатель сплавов.

И это качество оказалось весьма ценным, поскольку без тугоплавких соединений не могут обойтись машиностроители, энергетики, металлурги, проходчики недр и многие другие. К сегодняшнему дню методом СВС получено больше 300 соединений, каждое из которых представляет практический интерес.

Сотни миллионов рублей сэкономил завод искусственных алмазов и алмазного инструмента в Полтаве, заменив алмазные абразивные пасты на те, в которых применяется полученный по СВС-технологии карбид титана. Карбид титана используется и вместо дорогостоящей вольфрамсодержащей керамики, которая нужна станкоинструментальной промышленности. Эта замена тем более ценна, так как природные запасы вольфрама ограничены.

СВС-технологию освоил и Кироваканский завод высокотемпературных нагревателей в Армении. Получаемые по-новому нагревательные элементы из дисилицида молибдена служат вдвое дольше прежних, а изготавливают их теперь вдвое быстрее.

Метод СВС позволяет быстро и экономично производить не только уже известные материалы, но и новые, которые другими способами получать не удавалось. Например, сверхпроводник, состоящий из сплава ниобия с одним из соединений молибдена.

Одно из достоинств "твердого огня"

в том, что он не только может синтезировать сплавы, но и одновременно формовать изделия из них. Ведь реактору, в который помещается заранее лриготовленная смесь тугоплавких вецеств, можно придать любую форму.

"Твердый огонь" умеет наплавлять одни тугоплавкие материалы на другие, наносить тонкие защитные покры1ия, соединять трудносвариваемые детали.

"Карманная" ГЭС

Надпись на табличке гласила: "Рукавная переносная электростанция РП ГЭС-1,5". Табличка внушала сомнение. И иные любопытствующие спрашивали: а нет ли преувеличения7 Все же ГЭС - это "гидроэлектростанция"! А тут-тележка с двумя колесиками... В ответ на это стендисты терпеливо объясняли, что преувеличений нет и что перед посетителями выставки действительно гидравлическая электрическая станция, родная сестра Днепрогэса, а также любой из волжских или ангарских ГЭС. Иначе говоря, действующая по тому же принципу, состоящая, в общем, из тех же основных узлов и предназначенная для той же цели - выработки электрической энергии за счет энергии падающей воды, за счет перепада высот.

Болбот Асанович Батбаев, начальник научно-исследовательского отдела энергетики - есть во Фрунзе организация с таким несколько странным названием,- в Москве на выставке не был, но на все месяцы, пока она работала, лишился покоя - писали и звонили ему со всех концов страны, просили рассказать о занятной и необычной гидроэлектростанции этой, прислать чертежи, сообщить, где делаются рукавные ГЭС. Батбаев, увы, мог ответить не на все вопросы, а когда заходила речь о производстве агрегата, вообще разводил руками; нигде пока не делается, есть только опытные образцы... "Как же так,- кипятились собеседники,- он же нужен всем: геологам, изыскателям, туристам..."

Но более всего - это Батбаев знал твердо - рукавная ГЭС нужна пастухам в горных районах. 20 тысяч чабанских бригад работают ежегодно в отгонном животноводстве республики.

Да еще почти 2 тысячи бригад табунщиков. И это только в Киргизии, а сколько их в сопредельных Казахстане, Узбекистане, Таджикистане, Туркмении! Не везде можно установить "микро-ГЭС", или "карманную ГЭС", как с легкой руки одного журналиста окрестили агрегат, но примерно для половины коллективов, работающих в горном животноводстве, он вполне подошел бы, пришелся кстати.

Стало быть, потребность исчисляется тысячами штук. Это только потребность животноводов, а еще специалистам скольких отраслей нужны такие гидроэлектростанции - легкие, надежные, мобильные, простые в обслуживании...

Но все действительно началось как отклик на насущные потребности чабанов. Разве это дело, рассуждали Батбаев и его товарищи, что в небе носятся спутники и космические станции, а под этим небом в течение нескольких месяцев в году люди работают и живут без элементарных современных удобств - точь-в-точь так же, как их далекие предки, пасшие скот в этих же местах. Чтобы разогреть пищу, чабан собирает костер, а его юрту освещают стеариновые свечи либо керосиновая лампа. Оттого и растет средний возраст чабанов, оттого и текучесть среди них велика - не хотят люди, даже за большую зарплату, обходиться без современных удобств, без электрического тепла и света.

Но где же его взять - электричество - за сотни километров от постоянного жилья, от городов и поселков?

Не тянуть же в каждый горный распадок линию электропередачи.

Тянуть не надо. Достаточно найти ближайший ручей - а их в здешних горах не занимать, протянуть к нему брезентовый рукав, направить в него воду - и закрутит вода, завращает небольшую турбину и связанный с ней клиноременной передачей генератор.

Тут же пойдет по проводам ток стандартным напряжением 220 вольт, закипит чай на электроплите, загорятся лампочки. Лампочек может быть довольно много: если по 100 свечей, то 15 штук. Здесь не только на освещение хватит, но и небольшую иллюминацию можно устроить. Хотя бы по случаю осуществления давней мечты чабана - приходу электричества в его жизнь и быт.

Основные технические параметры агрегата таковы. Мощность - полтора киловатта, но у разных модификаций может быть и больше и меньше; это по желанию конструкторов и потребителей. Получаемый ток - переменный, трехфазный, стандартной частоты 50 герц. Напряжение - 220 вольт, но может быть и 380, КПД-0,5, неплохо для любой электростанции. Масса - 85 килограммов. Тяжеловата, конечно, но, учитывая размещение на тележке, передвижка ГЭС в случае нужды с места на место вполне по силам взрослому мужчине.

Предельная высота, на которой может работать станция,- 4 километра над уровнем моря. Диапазон температур окружающей среды - от -30 до +40°С, предельная относительная влажность - 90 процентов. При полностью развернутом стометровом рукаве уклон водотока должен составлять 3-4 градуса. Понятно, разворачивать рукав на всю стометровую длину (он состоит из 10 быстросоединяемых 10- метровых колен) надо не всегда. Если угол наклона потока не 4, а 10 градусов, достаточно 30-метрового участка рукава.

Все параметры приведены для ГЭС мощностью 1,5 киловатта. Возможен и совсем миниатюрный вариант станции - на 2-3 лампочки, на 200-ЗООС ватт. Там, конечно, и перепад высот,!

и расход воды могут быть меньше, и пд весу станция будет такой, что ее можно переносить за плечами, в обыч* ном рюкзаке.

Можно создать "карманную ГЭСи и большей мощности. Кстати, агрегат мощностью 3 киловатта уже изготовлен и испытан. Он тоже показал некплохие эксплуатационные результат"!

Идея и конструкция станции настолько просты, что казалось непостижимым, почему рукавную ГЭС не изобрели раньше. Признаться, у самих сотрудников научно-исследовательского отдела камнем на душе лежало сомнение: не изобрели ли они велосипед?

Не созданы ли еще где-либо в мире аналогичные конструкции? Дважды Ташкентский филиал Всесоюзного центра патентных услуг проводил широкий поиск аналогов в отечественной и зарубежной практике на "глубину" в 20 лет. И оба раза ответ был один: ничего похожего никто и нигде еще не изобретал. В ходе работы над "микроГЭС" ее создатели получили уже 7 авторских свидетельств на изобретения; еще 2 заявки - в стадии рассмотрения.

Небезынтересно сопоставить технико-экономические показатели рукавной ГЭС с показателями бензоэлектрической станции той же мощности. Себестоимость киловатт-часа электроэнергии соответственно 0,5 и 35 копеек, эксплуатационные затраты-117 и 3195 рублей в год. Поистине несопоставимые величины! Даже не слишком совершенные, в кустарных условиях изготовленные агрегаты экономят около 2 тысяч рублей в год. А при серийном изготовлении, когда ряд узлов можно будет делать из пластмасс, по прогрессивной технологии, экономия составит 3,5-4 тысячи рублей в год.

О кустарном изготовлении мы упомянули не случайно. Все находящиеся в эксплуатации агрегаты сделаны в мастерских называвшегося выше киргизского научно-исследовательского отдела энергетики. Сделано их немного-меньше десятка, включая выставочные образцы. Причем три агрегата отправлены за рубеж: один - в Индонезию, два - на Кубу.

Каковы же наши потребности? Министерство сельского хозяйства Киргизии берется внедрять по 1000 рукавных ГЭС ежегодно. Еще по 400-500 агрегатов согласны закупать другие ведомства республики. 1500 агрегатовтак оценивается годовая потребность республик Средней Азии и Казахстана. 1800-2100-потребность Грузии, Армении и Азербайджана. 1000-потребность северокавказских автономных республик. 1500-предприятий Сибири и Дальнего Востока. Всего получается, что ежегодно надо выпускать никак не меньше 6 тысяч агрегатов.

При этом в расчетах учитывалась потребность только государственных организаций, а также колхозов и совхозов. А ведь рукавная ГЭС может стать отличным подспорьем в личном приусадебном хозяйстве. Внедрение таких станций в этой сфере поможет в ряде случаев обойтись без использования энергии государственных электросетей, которой в некоторых регионах не хватает.

Энергомост в будущее

На небе ни облачка, а над опытным полигоном Ленинградского политехнического института имени М. И. Калинина время от времени вспыхивают зарницы. Это отсвет искусственных молний. Здесь испытывается экспериментальный пролет суперэлектролинии напряжением три миллиона вольт. Из окон лабораторного корпуса хорошо видны ажурные порталы с чуть провисающими проводами, напоминающими гигантские качели.

- Одно это "русло" способно вместить электроэнергию, вырабатываемую десятью такими гигантами, как Саяно-Шушенская ГЭС,- поясняет руководитель экспериментов, заведующий кафедрой электрических аппаратов, профессор Г. Александров.- Подобные энергомосты потребуются в будущем для транспортировки огромного количества энергии из районов Сибири на Урал и в центр страны. Естественно, что супертрассам понадобятся и специальная аппаратура, оборудование. Заложенные в них идеи и конструктивные решения будут проверяться в серии экспериментов на полигоне политехнического института.

Одно из основных требований к линии электропередачи - большой запас надежности. И чтобы его обеспечить, нужны тщательные исследования.

Этим мы и занимаемся, испытывая реальные изоляционные конструкции линий и подстанций.

Известно: чем выше напряжение, тем меньше потери в линии. Испытания "трехмиллионника" помогают ученым лучше понять явления, без тщательного изучения которых трудно будет направить поток энергии в нужное русло.

Ведь задачи поставлены грандиозные уже на ближайшие годы: предусматривается продолжить формирование Единой энергетической системы страны, осуществить строительство межсистемных линий электропередачи напряжением 500, 750 и 1150 киловольт переменного тока и 1500 киловольт постоянного тока.

Научная база для их создания уже есть, и сейчас ученые работают над линиями переменного тока в 1800- 2000 киловольт. А "трехмиллионник"?

Иногда его называют энергомостом XXI века. Действительно, пока рано говорить о практической реализации дерзкой идеи. Но исследования ленинградских политехников показывают, что задача эта отнюдь не из области фантастики, что в принципе она выполнима.

- Конечно, мы стараемся не только заглянуть в завтрашний день, решаем и сегодняшние задачи,- отмечает один из участников экспериментальной программы, кандидат технических наук Г. Подпоркин.- На полигоне испытываются, например, компактные электрические линии, позволяющие многократно увеличить пропускную способность в том же классе напряжений. Исследования показали, что вопреки привычным представлениям можно значительно сблизить провода.

Но для этого потребовалось жестко закрепить их, ведь при ветре они могут схлестнуться, и тогда - короткое замыкание.

За кажущейся простотой этого решения - долгий поиск оптимального расстояния между проводами, месяцы испытаний на полигоне в разную погоду, при различных электрических режимах, проектирование и проверка оригинальных конструкций изоляторов.

Среди электротехников Ленинград иногда называют "высоковольтной столицей мира". Право на этот почетный, хотя и неофициальный титул поддерживают и работы исследователей на уникальном полигоне политехнического института, где создают и испытывают суперэнергомосты.

Металлический литиймишень для нейтрино

Вместе с огромными потоками энергии Солнце посылает на Землю нейтрино, которые образуются в недрах звезды при термоядерных реакциях.

Первые попытки зарегистрировать солнечные нейтрино относятся к 1946 году.

Полученные вплоть до последнего времени экспериментальные данные указывают, что на Землю приходит почти в 3 раза меньше солнечных нейтрино, чем предсказывает теория. Причин такого расхождения может быть несколько. Первая: неверны теоретические расчеты; нужно уточнить параметры ядерных взаимодействий, которые приводят к образованию нейтрино. Новые расчеты потребуют более высокой точности, а теоретики не всегда могут ее обеспечить. Вторая причина: неверна сама солнечная модель, а значит, возможно, неверны представления об эволюции звезд. Если, например, учесть процессы перемешивания вещества в недрах Солнца, то "теоретический" поток нейтрино станет меньше, но перемешивание противоречит нынешней модели Солнца. Третья причина: неверны сами представления о физических свойствах нейтрино. Возможно, в расчетах нужно учитывать хоть и небольшую, но отличную от нуля массу покоя нейтрино. Таким образом, расхождение между расчетами и экспериментальными данными сравнительно небольшое, но из-за него, возможно, придется пересмотреть некоторые фундаментальные устои физики. Если, конечно, не будут получены новые экспериментальные результаты.

Экспериментаторы ищут другие методы измерения потока нейтрино, приходящего на Землю. Часто предлагалось использовать в качестве мишени для нейтринного детектора ядро лития. Изотоп лития, взаимодействуя с нейтрино, образует радиоактивное ядро бериллия. Можно использовать в детекторе водный раствор соли хлористого лития, но это связано со многими трудностями.

В Институте ядерных исследований АН СССР предложили использовать в качестве мишени в нейтринном детекторе металлический литий, что позволит резко уменьшить объем самого детектора и снимет ряд других сложных проблем.

В металлическом детекторе, как и в любом другом, нужно решить сложную задачу: извлечь из лития буквально несколько атомов бериллия, которые образуются в нем под действием солнечных нейтрино. Исследователи показали, что если помещенный в металлический стакан литий расплавить в вакууме (литий очень активный химический элемент), а затем одновременно его охлаждать и продавливать через фильтр в дне стакана, то на фильтре собирается практически весь бериллий. Очевидно, бериллий в литиэвом слитке присутствует в виде соединений с кислородом и азотом - окисла и нитрида, которые кристаллизуются и выпадают в осадок раньше, чем литий. Поэтому жидкий литий проходит через фильтр, а бериллий на нем остается. Чтобы доказать эффективность предложенного метода, экспериментаторы облучили на циклотроне слиток лития весом 60 граммов. Энергичные протоны пронизывали образец и "нарабатывали" бериллий во всем объеме. После того как облученный образец расплавили и профильтровали, на фильтре собралось 98 процентов бериллия. Значит, предложенный метод позволит эффективно извлекать из лития практически все атомы бериллия, которые "нарабатывают" солнечные нейтрино. На следующем этапе "промежуточного" эксперимента новую методику предполагают испробовать на мишени из металлического лития массой 100 килограммов. Полномасштабный эксперимент потребует десятки тонн лития.

"Сверхсветовой мир"

Можно ли путешествовать во времени? Не мысленно, как это делают писатели-фантасты, а по-настоящему - с помощью определенных технических средств? Или, по крайней мере, построить "хроноскоп", который позволял бы рассматривать детали прошлого подобно тому, как микроскоп позволяет разглядывать мелкие детали в пространстве? Теория относительности научила нас, как ускорять и замедлять время. Теперь, казалось бы, остался один шаг - научиться его поворачивать. Что мешает этому? Только лишь наше неуменье, недостаток знаний или же какие-то фундаментальные законы? Физика XX века уже приучила нас к мысли, что многое из считавшегося ранее принципиально недопустимым может происходить в каких-то особых, специфических условиях. Действительно, формулы теоретической физики подсказывают, что, если бы удалось создать генератор лучей, обгоняющих свет, мы смогли бы высвечивать цепочки событий в обратном направлении - от настоящего в прошлое, а опыты на ускорителях элементарных частиц обнаружили явления, где противопоставление прошлого и будущего приводит к неоднозначности. Может, все же удастся создать "машину времени" и "хроноскоп" хотя бы в микромире? Поиском ответов на эти вопросы заняты многие физические лаборатории.

Скорость и время

В старой, ньютоновской физике время абсолютно - показания часов не зависят ни от скорости их движения, ни от каких-либо других причин. Часы на башне собора и в движущемся дилижансе всегда показывают одно и то же время. Иначе ведет себя время в современной физике быстродвижущихся тел. Стрелки перемещающихся часов идут медленнее неподвижных, их отставание будет тем заметнее, чем больше скорость движения.

Правда, даже для космических кораблей, пересекающих сегодня просторы космоса, отставание времени еще очень мало и станет ощутимым, когда их скорости возрастут по крайней мере в несколько сот раз. Но вот в мире элементарных частиц эффект замедления времени весьма заметен. Например, время жизни покоящегося мюмезона - около миллионной доли секунды, ничтожный миг; далее мю-мезон распадается на более легкие частицы. Однако быстрый мю-мезон, рожденный космической частицей в высотных слоях атмосферы, становится долгожителем. Он живет так долго, что успевает пройти сквозь всю толщу воздуха и распадается лишь глубоко под землей. Пользуясь эффектом замедления времени, физики транспортируют пучки ускоренных короткоживущих частиц на большие расстояния.

Подобное оборудование имеется во многих физических лабораториях.

Если движется не только наблюдаемое тело, но и сам наблюдатель, то его скорость тоже влияет на длительность происходящих с телом событий.

Например, длительность события будет различной в зависимости от того, наблюдают его с космодрома или с борта стремительно летящей ракеты.

Однако порядок событий, то есть какое из них произошло раньше, а какое позднее, во всех случаях остается неизменным. Выбором системы координат движущейся или неподвижнойможно сократить или, наоборот, растянуть продолжительность события, но направления времени изменить нельзя.

Для объяснения наблюдаемой в опытах зависимости времени (и размеров тел) от скорости движения в начале нашего века была создана новая наука-теория относительности, само название которой говорит об относительности определенных физических величин. Эта теория прекрасно согласуется с экспериментом и является фундаментом современной физики.

Хотя теория относительности создана на основе "достоверных явлений", протекающих со скоростями, меньшими или равными скорости света, в ее формулах нет никаких условий или ограничений, запрещающих их применение в "засветовой области" - при сверхсветовых скоростях. И вот тут обнаружилась замечательная особенность этих формул. Они приводят к заключению, что в процессах с участием "сверхсветовых тел" от скорости зависит не только длительность, но и сам временной порядок событий! Пилот одной ракеты скажет, что событие А произошло раньше события Б, а пилот второй ракеты, движущейся с иной скоростью, увидит их в обратном порядке.

Время для этих наблюдателей будет идти в противоположных направлениях, то, что для одного прошлое, для другого - будущее. Это похоже на то, как если бы в кино прокрутили пленку в обратном направлении. И нельзя сказать, какое направление времени истинное, как нельзя установить, какая сторона является правой, а какая - левой. Для меня это - правая, а для стоящего лицом ко мне человека - левая.

И мы оба правы - относительность!

Временная динамика сверхсветовых явлений разительно отличается от того, к чему мы привыкли в "досветовом мире". В процессах, протекающих быстрее света, подходящим выбором системы координат можно обратить время вспять. Получается, что сверхсветовые частицы - это объекты, свободно путешествующие во времени. Давняя мечта фантастов!

Но вот существуют ли в природе такие частицы? Как и где следует их искать? И вообще, не приводит ли предположение о сверхсветовых скоростях к противоречию с другими положениями современной физической теории, ведь не все же гипотезы физиков реализуются в природе... С другой стороны, если сверхсветовых скоростей нет, то это, в свою очередь, потребует объяснения: может быть, за этим кроется какой-то новый физический закон?

Факты и предположения

В научно-фантастическом романе С. Снегова "Люди как боги" звездолеты летают с любыми скоростями - в пять, десять, сто раз быстрее света!

Среди созвездий они ведут себя, как грузовик на узкой улице: развернулся в созвездии Персея, задним ходом углубился в соседнее шаровое скопление, оттуда устремился в созвездие Плеяд... Феерическая картина! А собственно, почему это невозможно?

Правда, в любом учебнике физики можно найти утверждение, что в природе существует некоторая максимальная скорость. Это скорость света в вакууме. Считается, что ни одно тело не может двигаться быстрее. Однако это всего лишь постулат, теоретическая гипотеза. То, что в эксперименте еще никогда не встречались сверхсветовые скорости, нельзя рассматривать как их стопроцентный запрет. Не встречались при одних условиях, могут встретиться при других. Пока не найдены законы, которые это исключают, вопрос остается открытым.

Большинство физиков сегодня склоняется к мнению, что сверхсветовых скоростей в природе нет, тем не менее вопрос продолжает беспокоить. В журналах нет-нет да и вспыхивает снова дискуссия о сверхсветовых явлениях.

Один аспирант составил список статей по этой проблеме, их оказалось более полутора тысяч! И основная часть появилась в журналах в последние десятьпятнадцать лет.

Действительно, что ограничивает скорость движения? Ведь скорость света, мгновенная по сравнению со скоростями, с которыми нам приходится иметь дело в нашей повседневной жизни, оказывается весьма скромной при переходе к космическим масштабам.

Даже с аппаратами, исследующими ближайшие к нам планеты Солнечной системы, обмен сигналами происходит уже с весьма заметным запаздыванием. Неужели нельзя передвигаться и передавать информацию быстрее?

Чтобы разобраться в этих сложных вопросах, познакомимся сначала со свойствами, которыми должны обладать сверхсветовые частицы и состоящие из них тела.

Зазеркалье скоростей

Частицы, движущиеся со скоростями, большими скорости света, принято называть тахионами - от греческого слова "тахис", что означает "быстрый", "стремительный". Досконально изучить их свойства можно будет после того, как такие частицы откроют на опыте. Однако некоторые их особенности можно предсказать теоретически, на основе уже известных физических законов. Один из них - взаимосвязь массы и скорости частицы.

При обычных условиях эта взаимосвязь чрезвычайно слабая и мы ее просто не замечаем. Однако, если скорость тела становится сравнимой по своей величине со скоростью света, масса тела начинает возрастать, и дальнейшее увеличение скорости требует затрат все большей и большей энергии.

Это явление называют световым барьером. Приближаться к нему так же трудно, как трудно подниматься на крутую гору путнику, имеющему за плечами рюкзак, тяжелеющий с каждым метром подъема. Чтобы достичь скорости света, разгоняя какие-либо частицы, например, легкие электроны, пришлось бы затратить бесконечное количество энергии.

Казалось бы, это исключает всякие надежды на открытие сверхсветового вещества. Долгое время так и считали.

Однако если посмотреть внимательнее, то можно заметить, что на самом деле отсюда вытекает лишь невозможность превращения обычных, досветовых, частиц в тахионы путем непрерывного увеличения скорости. Но возможен взгляд и с другой стороны.

Подобно тому как нейтрино и фотоны уже при самом их рождении обладают световой скоростью, тахионы должны иметь сверхсветовую скорость с самого момента их появления. Это означает, что тахионы - частицы совершенно нового типа. Они никогда не переходят через световой барьер на нашу, досветовую, сторону. Они рождаются, живут и исчезают, всегда обладая скоростью, большей скорости света. Впервые на это обстоятельство лет двадцать назад обратил внимание советский физик Я. Терлецкий. Это поставило проблему тахионов на твердую почву. После этого, собственно, и началось серьезное изучение их свойств.

Заметьте, обычные частицы приближаются к световому барьеру, когда их скорость возрастает, а тахионы, наоборот,- при уменьшении скорости.

Если на классной доске провести мелом вертикальную линию и считать, что это световой барьер, то слева будет область досветовых частиц, справа область тахионов. На самом барьере масса и энергия очень велики, при удалении от него вправо или влево они уменьшаются. Световой барьер напоминает энергетическую горку со спусками в сторону меньших и больших скоростей. Теряя энергию, обычная частица замедляется, а тахион, напротив, ускоряется! Шарик из тахионного вещества, скатываясь с горки, теряет скорость - тормозится, падающее сверху тахионное яблоко будет замедляться. Зато сверхсветовая пуля под действием сопротивления воздуха должна, как это ни удивительно...

разгоняться! По сравнению с обычными частицами кинематические свойства сверхсветовых частиц оказываются буквально вывернутыми наизнанку!

Мир тахионов - своеобразный антимир скоростей, своего рода Зазеркалье. Зазеркалье скоростей.

Однако этим дело не кончается. У сверхсветовых частиц есть еще несколько удивительных особенностей.

Скорость из ничего, частицы-призраки

и другие чудеса сверхсветового мира

Знаменитый враль барон Мюнхгаузен однажды сам себя вытащил из болота за волосы. Так сказать, приобрел скорость из ничего, без всякой внешней силы,- с точки зрения физики*явление абсолютно невозможное. Но тахионы, по-видимому, умеют это делать. Они способны самоускоряться.

Например, если электрон движется в среде со скоростью, большей так называемой фазовой скорости света (она равна скорости света в вакууме, деленной на показатель преломления среды), то в этой среде возникает специфическое электромагнитное излучение, называемое во всем мире черенковским - по имени открывшего его советского физика П. Черенкова. Тахионы, по-видимому, должны вызывать черенковское излучение даже в вакууме, поскольку их скорость всегда больше скорости света. Это излучение уменьшает энергию тахиона и, следовательно, увеличивает его скорость. Иначе говоря, тахион самоускоряется - сам по себе, без всякой внешней силы, разгоняется в пустом пространстве.

Ускоряться за счет потери энергии!

Опять все не так, "как у людей"!

Правда, не все физики согласны с этим выводом. Некоторые из них приводят соображения в пользу того, что тахионы все же не должны излучать в вакууме. Пока не ясно, кто прав. Рассудить, наверное, сможет лишь эксперимент. Предпринимавшиеся до сих пор поиски черенковского излучения тахионов не увенчались успехом. Никаких излучений в вакууме не обнаружено. Впрочем, неясно, были ли вообще там тахионы. Опыт ставился так, что если бы удалось заметить излучение, тогда можно было бы с уверенностью говорить о сверхсветовых частицах, излучение служило бы сигналом их присутствия. Если же излучения нет, то вывод неоднозначен: либо тахионы не излучают, либо их вообще не было в данном опыте. Так что окончательный ответ еще впереди.

Как уже говорилось выше, время жизни нестабильной частицы возрастает при увеличении ее скорости. А вот пространственные размеры, ее длина в направлении движения при этом уменьшаются - частица сжимается, становится похожей на лепешку.

Конечно, как и замедление времени, этот эффект становится заметным только при очень больших скоростях.

Так, летящий скоростной самолет по сравнению с его длиной на аэродроме сжимается на величину, приблизительно в сотню тысяч раз меньшую толщины человеческого волоса. Ракета, выводящая на орбиту спутник, сокращается в своей длине примерно на один микрон. Другое дело, если бы она двигалась со скоростью, равной половине скорости света или чуть больше. Тогда изменение ее размеров составляло бы уже около десятка метров.

Нельзя не признать, что с позиций обыденного опыта увеличение времени жизни и сокращение длин движущихся предметов выглядят весьма непривычно. Но еще удивительнее ведут себя сверхсветовые тела. Формулы теории относительности предсказывают, что продольные размеры разгоняющегося тахиона растут,- по отношению к неподвижному наблюдателю сверхсветовая частица как бы распухает вдоль оси своего движения, а течение времени по неподвижным часам резко убыстряется. В пределе, при бесконечно большой скорости, тахион вытягивается по всей бесконечно длинной траектории. Его масса и энергия при этом становятся равными нулю.

Опять все наоборот по сравнению с обычными частицами!

Отдав всю энергию, тахион становится безынерционной струёй материи, распределенной сразу вдоль всей своей траектории. Можно сказать и подругому: тахион с бесконечной скоростью находится сразу во всех точках своей траектории и проскакивает ее мгновенно. А это означает, что тахион существует только в один-единственный момент, а в остальное время его нельзя обнаружить ни в одной точке пространства. И может случиться так, что, начав двигаться, находящийся в абсолютно пустом пространстве наблюдатель вдруг обнаружит, что пространство вокруг него заполнено тахионами.

Число частиц оказывается зависящим от скорости наблюдателя. Изменяя скорость ракеты, космонавт каждый раз будет видеть вокруг себя различную плотность материи. Тахионы, как призраки в старом английском замке, то исчезают, то вдруг вновь появляются будто из ничего. Согласитесь, эффект более удивительный, чем "простая" зависимость длины предметов от скорости!

Самоускорение, распухание, размазывание по всей траектории - это действительно очень непривычные и странные свойства. Однако "странно" - не значит "нельзя". К необычным явлениям и свойствам можно привыкнуть.

Важно, что сами по себе они не противоречат фундаментальным законам природы.

Значительно более серьезные трудности связаны с беспричинными сверхсветовыми процессами. Оказывается, и такие возможны для тахионов!

Проблема причинности

Первоначально физикам казалось, что вопиющим противоречием является уже сам факт изменения временного порядка в процессах с тахионами.

Ведь если, например, один наблюдатель зафиксировал, что тахион испущен атомом урана и поглощен атомом серы, то другой наблюдатель может увидеть, что атом серы поглощает тахион, который еще только будет испущен ураном. Явная бессмыслица!

Выход нашел работающий ныне в США пакистанский физик Сударшан.

Он учел, что любому процессу с элементарными частицами всегда соответствует обратный, в котором частицы заменены на античастицы. Такая симметрия хорошо проверена на опыте.

С формальной точки зрения прямой и обратный процессы можно объединить вместе, если античастицы рассматривать как частицы, движущиеся обратно по времени. А раз так, то допустимо считать, что второй наблюдатель увидит процесс, в котором атом серы испускает антитахион, а атом урана его поглощает. И никакого противоречия нет.

Тем не менее если судить "по большому счету", то противоречия все же остаются. Дело в том, что ни один сверхсветовой процесс нельзя изолировать от окружающей "досветовой"

обстановки. Это можно сделать лишь в теории, а в реальном мире всякое явление бесконечным числом связей скреплено с окружающими телами.

Полностью отгородиться от них невозможно. Так устроен мир. Неисчерпаемость свойств и взаимосвязейодна из основных его характеристик.

Поэтому изменение направления времени в сверхсветовом процессе неизбежно приходит в противоречие со "стрелой времени", определяемой движением досветовых тел и происходящими с ними событиями. При этом возникают похожие на чудо ситуации, в которых нарушена причинная связь событий. Следствие может опередить вызывающую его причину!

Допустим, например, что охотник тахионной пулей поражает сидящую на столбе ворону. Космонавт же в иллюминатор пролетающей мимо ракеты увидит, что по какой-то непонятной причине из вороны вылетела тахионная пуля, которая была поймана ружьем охотника. А главное, тот каким-то образом заранее точно знал, в какую сторону и под каким углом ему следует направить ствол ружья, чтобы поймать шарик тахионного вещества! Космонавту все это покажется подлинным чудом.

Как избавиться от нарушений причинности в процессах с тахионами остается неясным. Недавно итальянским физикам удалось показать, что нарушение причинности всегда сопровождается нарушением законов сохранения энергии и импульса. Другими словами, если требовать точного выполнения этих законов, то нарушающие причинность взаимодействия просто не должны осуществляться, и физическое тело по отношению к тахионам будет вести себя как абсолютно прозрачное. К сожалению, это не устраняет всех противоречий. Итальянские ученые предполагали, что тахион взаимодействует сразу со всем телом.

Однако если невозможно взаимодействие тахиона с телом как целым, то может произойти взаимодействие с его частью или наоборот, и трудность с причинностью остается.

Результат итальянских физиков можно считать теоретическим доказательством того, что в больших, макроскопических областях пространства и времени тахионов нет, так как иначе нарушалась бы не только причинность, но и законы сохранения энергии-импульса. И тахионы, если они все же существуют в природе, по-видимому, не могут выходить за пределы ультрамалых пространственно-временных областей, где нельзя установить строгой временной последовательности событий. Зависимость временного порядка от системы координат в этом случае уже не будет нарушать причинность. Опыты с распадами элементарных частиц действительно указывают, что в субмикроскопических областях, меньших 10" сантиметра и 1027 секунды, противопоставление прошлого и будущего становится весьма неопределенным или же имеет смысл, весьма далекий от того, к чему мы привыкли в нашем микромире.

При этом, конечно, возникает вопрос - что же удерживает тахионы в ультрамалых областях, не дает им разлетаться? Тахионы останутся там запертыми, если, например, они - короткоживущие частицы и обладают способностью самоускоряться. Их время жизни уменьшается с увеличением скорости, поэтому, самоускоряясь, они будут распадаться почти сразу же вблизи точки своего рождения. Могут быть и другие причины "пленения" сверхсветового вещества - природа неистощима на выдумки.

Как бы там ни было, в настоящее время нет никаких - ни философских, ни "чисто физических" - запретов участию тахионов в явлениях микромира и соответственно обращению там направления времени. А вот существуют ли они на самом деле, такие удивительные объекты и явления,- здесь слово за экспериментом.

Поиски сверхсветовых эффектов

Понятно, что обнаружить тахионы можно лишь по следам, которые они оставляют в окружающем веществе.

Но могут ли вообще частицы со столь необычными свойствами взаимодействовать с обычным, досветовым, веществом наших приборов? Некоторые в ученые считают, что не могут. Если это так, то тахионы ненаблюдаемые объекты, а досветовой и сверхсветовой миры оторваны один от другого - у них просто нет точек соприкосновения.

Трудно, однако, думать, что в природе, где все взаимосвязано и взаимообусловлено, могут существовать материальные тела, которые ничем себя не проявляют и принципиально ненаблюдаемы. Если же между тахионами и досветовым веществом есть взаимодействие, то тахионы должны рождаться при столкновениях досветовых частиц и можно попытаться зафиксировать их с помощью имеющихся в нашем распоряжении средств.

Таких опытов выполнено уже немало.

В ряде случаев отмечались эффекты, которые в принципе можно было бы приписать сверхсветовым частицам.

Однако всегда удавалось найти и более привычные объяснения. Например, английские физики изучали распространение ливней вторичных частиц, образуемых в земной атмосфере высокоэнергетическими частицами космического излучения. Во многих ливнях детекторы зафиксировали сигналы, значительно опережающие приход лавины частиц. Этот результат можно объяснить, допустив, что в ливне присутствуют частицы со скоростями намного большими, чем у остальных. А поскольку скорость большинства частиц в ливне близка к скорости света, это, казалось бы, подтверждает присутствие тахионов. К сожалению, более детальный анализ показал, что, сделав некоторые дополнительные предположения, не выходящие за рамки известной досветовой физики, опережающие сигналы детектора можно объяснить причинами технического характера - как неточные, ложные выбросы.

Особенно часто сверхсветовые аномалии возникают в астрономических наблюдениях, где детали движения изучаемых объектов бывают плохо известны. Так, недавно в печати сообщалось о наблюдении астрофизиками Массачусетсского технологического института в США сверхсветовых выбросов из квазаров - излучающих огромную энергию космических объектов на краю видимой нами части Вселенной.

Из сравнения двух фотографий, сделанных с интервалом примерно в один год, получен вывод, что выбросы удаляются от квазаров со скоростью, в несколько раз превосходящей световую. Тем не менее последующий анализ обнаружил такие особенности процессов, которые устранили противоречия с "досветовой физикой". Сверхсветовой эффект оказался иллюзией.

Интересный опыт по поиску тахионов в микропроцессах выполнили американские физики. Они допустили, что тахионы взаимодействуют с протонами, мезонами и другими ядерными частицами, но время их жизни чрезвычайно мало. Поэтому следы их рождения можно заметить лишь по специфическим искажениям распределений других частиц по импульсам и углам вылета. При тщательной обработке экспериментальных данных действительно обнаружены некоторые аномалии в распределениях вторичных частиц, рождающихся в реакциях. Эти данные хорошо объяснялись, если предположить, что сталкивающиеся досветовые частицы в ходе реакции обмениваются тахионами с массой, несколько превышающей массу протона, и временем жизни около 10"24 секунды. Однако и в этом случае однозначный вывод о рождении тахионов сделать нельзя - результаты наблюдений можно объяснить и с помощью известных теорий.

По мнению выполнявших эксперимент физиков, такое объяснение более сложно, но... срабатывает знаменитая "бритва Оккама" - принцип "не вводить сущностей сверх необходимого".

Были выполнены и другие эксперименты. Ни один из них не дал убедительных доказательств существования в природе сверхсветовых явлений. Но они не доказали и обратного, поскольку во всех опытах есть особенности, которыми можно, хотя бы отчасти, объяснить их неудачу.

Каков же вывод!

Мы видим, что невозможность изменить направление времени уходит своими корнями в самые фундаментальные свойства материального мира неисчерпаемость его внутренних взаимосвязей и их причинную обусловленность. В конечном счете именно эти свойства запрещают путешествия в машине времени, о которых так часто рассказывается в научно-фантастических романах. Наблюдать изменение порядка событий в зависимости от скорости регистрирующих приборов, возможно, удастся лишь внутри субмикроскопических интервалов.

Что же касается сверхсветовых скоростей, то здесь дело сложнее,- вообще говоря, они могут быть и в области макроскопических явлений. Не следует забывать, что вывод об их связи с обращением времени получен на основе формул теории относительности, которые могут оказаться несправедливыми вблизи светового барьера, где концентрация энергии возрастает "почти до бесконечности". Абсолютный нуль и бесконечность всегда были источниками новых открытий. В окрестностях светового барьера, возможно, потребуется обобщение теории, тогда условия причинности для сверхсветовых частиц могут стать совсем иными.

Хотя такая возможность сегодня кажется маловероятной, но все же... Вешая знак "кирпич" на дорогах физики, следует быть осторожным. Наука не раз демонстрировала нам, как переход в область новых явлений открывает процессы, казавшиеся ранее совершенно недопустимыми.

Неисчерпаема, как Урал

Рассказывает академик С. Вонсовский

В познании материи наука, и прежде всего физика XX века, шагнула очень далеко и глубоко. Так, еще в тридцатые годы физики знали, что атомное ядро построено из элементарных частиц, но таких частиц было обнаружено всего три - протон, нейтрон и электрон. Теперь известны сотни элементарных частиц. Получает экспериментальное подтверждение гипотеза о кварках - еще более глубоких "кирпичиках мироздания", чем частицы, которые по инерции до сих пор называют элементарными. Как они взаимодействуют, какие силы их связывают - вот важнейшие фундаментальные вопросы современной физики, и, думаю, к началу XXI века ученые смогут ответить на них.

Физика многое уже знает, но еще больше ей предстоит узнать. Неисчерпаема, как недра Урала, физика конденсированных сред - веществ жидких и твердых. Из познания электронноядерной архитектуры таких веществ и материалов люди уже извлекли много для себя полезного. Взаимосвязанность структуры и свойств позволила нам и нашим современникам реально использовать полупроводниковые материалы и сверхпроводники, жидкие кристаллы, материалы с особыми магнитными свойствами.

Еще недавно все наши воздействия на молекулярные структуры, как бы ни были эти воздействия сильны, затрагивали в основном лишь наружные электронные слои. Изучали отклики вещества на эти воздействия - делали выводы о строении конкретных тел и материалов.

Сегодня у физиков, занимающихся конденсированными средами, в меньшей, правда, степени, чем у тех, кто изучает элементарные частицы, но тоже появилась возможность "спуститься вглубь еще на один пролет", то есть воздействовать на внутренние электронные слои и тем самым перестраивать вещество более радикально. Могут при этом возникнуть деформирующие эффекты, подобные тем, что происходят при эволюции звездного вещества. Каков окажется практический исход такого воздействия, покажет будущее, но человечество, как известно, фактически из всего умудряется извлечь пользу... Словом, на очереди конструирование совсем другого вещества, которого в земной природе и не существует вовсе. Уверен, что людям XXI века с не меньшей пользой, чем сейчас, будет служить "опорный край державы" - гордый и старинный Урал. Весь Урал - от Ямала до Аральских прибрежий (полагаю. Аральское море удастся сохранить).

В 60-х годах восторжествовала неправильная точка зрения, что Урал, дескать, умер, исчерпал свои ресурсы.

Тогда вовремя вмешался Уральский научный центр - наши ученые экономисты, геологи. Они доказали, что надо развивать исследования, прежде всего геологические, и вширь и вглубь. И нашли новые ресурсы, и вновь "поставили" на ноги обновленный, будто омоложенный Урал, который будет работать на наших потомков.

Шаг к "массе покоя"

Есть ли конечная масса покоя у нейтрино или же она равна нулю? Эта проблема сейчас волнует не только специалистов по физике, но и астрономов и философов.

Знания о массе нейтрино помогут в решении фундаментальной проблемы:

было ли начало и будет ли конец у Вселенной. Если вездесущее нейтрино имеет массу, не равную нулю, то средняя плотность вещества во Вселенной окажется во многие миллионы раз больше, чем принято считать сегодня.

А ведь именно эта величина определяет, хватит ли силы гравитации, чтобы остановить процесс расширения Вселенной, или же ей предстоит расширяться вечно. Возможно, измерив массу нейтрино, ученые остановятся на модели осциллирующей Вселенной, в которой периоды расширения сменяются периодами сжатия и которая может существовать вечно,- тогда, естественно, вопрос о начале и конце Вселенной вообще не возникнет.

Теоретики, которые еще сравнительно недавно высказывали предположение, что масса нейтрино измеряется сотнями электрон-вольт (это в тысячи раз меньше массы электрона), сейчас склоняются к тому, что нейтрино имеет (если имеет) массу покоя не больше чем 40-50 электронвольт.

Для того чтобы измерить массу нейтрино, экспериментаторам приходится преодолевать необычайные трудности; нейтрино не зря называют всепроникающей частицей - вероятность ее взаимодействия с веществом крайне мала. Проблема массы нейтрино обсуждается экспериментаторами уже несколько десятилетий, до сих пор лучшим - вернее, пока единственным - способом измерения ее принято считать исследование энергетического спектра бета-распада трития (тритий - это сверхтяжелый водород, его ядро содержит два нейтрона и один протон).

Ядро трития радиоактивно, распадаясь, оно превращается в дочернее ядро гелия-3, при этом испускается электрон и антинейтрино. Заметим сразу, что масса антинейтрино равна массе нейтрино, а ядро гелия-3 отличается от ядра трития тем, что в нем два протона и один нейтрон. Вылетающие при бетараспаде трития электроны могут иметь самую разную энергию, как говорят специалисты, у них есть непрерывный энергетический спектр. Значит, нужно точно знать разницу в массе начального и конечного продуктов - разницу между массой трития и массой гелия-3 и энергию электрона. Первые такие измерения были проделаны на массспектрометрах еще в 1975 году, и разница оказалась 18000 электрон-вольт.

В течение последующих десяти лет измерения разности масс трития и гелия проводили неоднократно, и исследователи получали разные значения: 18588+7, 185734=4 и 18584+3 электрон-вольт. Это довольно большой разброс в данных, его нельзя было считать удовлетворительным, тем более что масса самого нейтрино может быть равна нескольким электрон-вольтам, то есть соизмерима с ошибкой эксперимента.

Недавно в Институте химической и биологической физики АН Эстонской ССР предложили новую методику для измерения разности масс трития и гелия. Эстонские физики получили для разности масс тритий-гелий величину 18599+1 электрон-вольт. Такая высокая точность уже может оказаться достаточной для определения массы нейтрино. Но чтобы дать окончательный ответ на вопрос, есть ли масса покоя у нейтрино, остается еще очень трудный этап экспериментаторам нужно точно измерить энергию тех малоэнергичных электронов, которые вылетают при бета-распаде вместе с нейтрино. Итак, осталось совсем немного.

Комплексоны - препараты будущего

Это произошло в одном из совхозов Крымской области. На сотнях гектаров виноградные лозы стали табачного цвета, пожухли. Плантации поразил извечный губитель садов и виноградников - хлороз. Болезнь эта обычно развивается на почвах, где растениям не хватает микроэлементов - железа, марганца, меди. Ведь именно они способствуют образованию хлорофилла.

Избавиться от напасти всегда было очень трудно, приходилось вырубать деревья и лозы.

На этот раз все произошло иначе.

В совхоз прибыли доктор химических наук Нина Дятлова и доктор биологических наук Людмила Островская. Они приняли участие в спасении плантаций.

С вертолета виноградники были обработаны специальным препаратом. Прошло немного зремени, и виноградники зазеленели, листья стали свежими, упругими, словно их окропили живой водой.

Этот чудодейственный препарат создан во Всесоюзном научно-исследовательском институте химических реактивов и особо чистых химических веществ ВНИИ ИРЕА. А точнее, в отделе комплексонов и комплексных соединений. Этот отдел возглавляет лауреат Государственной премии СССР Нина Дятлова.

...Существует огромное разнообразие молекулярных структур. Но среди них выделяется особая группа соединений, в которых обнаруживается сходство с орехом, зажатым в щипцах.

Только в роли щипцов здесь выступает молекула органического соединения, а в роли орехов - атомы металла. Вот эти соединения и есть комплексоны.

Словно осьминог, они могут в растворе не только схватывать и прочно удерживать частицы металла, но и обволакивать их своей массой, делать химически бездеятельными, безвредными. Вместе с тем в какой-то момент давать им "волю", включать в работу.

Еще одна способность - доставлять частицу металла в нужное место и только там разжимать свои "клещи".

Недаром многочисленные соединения, рожденные с помощью комплексонов, иногда называют хелатными. Это греческое название переводится на русский язык как "клешня рака".

Комплексоны - порошки белого цвета, нетоксичные, безопасные в обращении, хорошо растворяются в воде.

В отделе, возглавляемом Ниной Дятловой, уже синтезировано 180 комплексонов и их соединений с металлами.

Более ста из них выпускается для нужд народного хозяйства.

Одними из первых их достоинства оценили энергетики.

Трубочисты-невидимки

- Отложение солей металлов - враг любого технологического оборудования, которое охлаждается водой,- рассказывает Нина Дятлова.- Котлоагрегаты, трубы быстро обрастают толстым слоем окислов и солей.

Приходится с помощью соляной кислоты очищать оборудование от накипи и продуктов коррозии. Это долго и дорого. Сотрудники нашего отдела и Московского энергетического института разработали и помогли внедрить на многих электростанциях и других объектах простые и надежные способы обмывки оборудования с помощью комплексонов. Простои сократились в пять раз. Экономический эффект от использования комплексонов, этих трубочистов-невидимок, свыше 13 миллионов рублей в год, сберегаются и миллионы тонн условного топлива.

Другой пример. У ледокола "Ленин"

обширное энергохозяйство. Оно нуждается в регулярной и тщательной промывке. На эту трудоемкую операцию уходило много времени. С помощью специально подобранных комплексонов оборудование ледокола в короткий срок было освобождено от отложения солей. Причем внутренняя поверхность труб блестела, будто они только что изготовлены. Сейчас на многих судах используют комплексоны для промывки оборудования.

Они пригодились и нефтяникам. Ведь им тоже необходимо предотвращать солевые отложения в нефтедобывающем оборудовании. Вместе с водой в пласт закачивается немного раствора комплексона. На тысячу литров достаточно пяти граммов порошка. И вот результат: соли на поверхности труб не отлагаются.

Комплексоны и их соединения находят все большее применение в сельском хозяйстве, строительстве.

Кому поставят золотой бюст!

Поразительны опыты с чудодейственными веществами в медицине.

- После сорока лет,- рассказывает Нина Дятлова,- практически у всех людей в той или иной степени нарушается кальциевый обмен. С нарушением кальциевого обмена бороться очень трудно, а ведь с ним связаны многие болезни. В Московском научно-исследовательском институте педиатрии и детской хирургии и Институте гигиены труда и профессиональных заболеваний испытывают лекарства, созданные на базе комплексонов. Получены хорошие результаты. Главное - у пациентов прекращается окостенение мягких тканей, механизм кальциевого обмена приводится в нормальное состояние.

Работа в этом направлении продолжается. Можно рассчитывать в будущем получить препарат, омолаживающий организм,- своеобразный эликсир молодости. Фантастика? Нет, почти реальность!

Бостонский почечный центр (США) обещал поставить золотой бюст тому, кто избавит человечество от почечнокаменной болезни. Ведь как важно создать такие средства, которые смогут побороть камни, не повреждая самого органа. Сегодня проводятся опыты с лекарствами на основе комплексонов для удаления камней. И в этом направлении есть достижения.

Комплексные соединения помогают и при профессиональных заболеваниях.

Они выводят из организма такие вредные металлы, как свинец, медь, кадмий, помогают исследовать опухоли головного мозга, определять скорость фильтрации почек...

В 32 областях народного хозяйства, науки, в медицине внедряются комплексоны. Их уже выпускают на многих предприятиях страны. Сфера применения этих веществ расширяется с каждым годом.

Виноваты ли грызуны!

Кто портит изоляцию электрических кабелей? Причем не время от времени, а постоянно, на протяжении многих лет причиняя народному хозяйству страны весьма ощутимый урон? Дать исчерпывающий ответ на эти вопросы удалось благодаря трудам Лаборатории быстропротекающих процессов и физики кипения Отдела физико-технических проблем Уральского научного центра АН СССР. На кого только не грешили эксплуатационники кабельных линий в своих подозрениях, начиная от муравьев-термитов и кончая полевыми мышами!

А на самом деле все, может быть, обстоит гораздо проще. Или сложнее?

В лаборатории, которой заведует кандидат физико-математических наук П. Павлов, решили: враг изоляции скрывается внутри самого кабеля. Имя ему электрическое поле. Это оно, взаимодействуя со всевозможными разновидностями эпоксидных смол, из которых изготавливают изоляции, ведет непрерывную разрушительную работу.

Убедительней всяких слов свидетельствует опыт, поставленный в лаборатории. В небольшую стеклянную ячейку помещается доза эпоксидной смолы - электроизолятор. Вводятся миниатюрные плоские электроды, а затем добавляется всего-навсего одна капля воды. Затем подключается электрический ток. В диэлектрике начинают стремительно прорастать экзотические цветы - дендриты. Всего полминуты потребовалось им, чтобы дотянуться до электродов. Все. Стрелки измерительных приборов резко шатнулись - имитация пробоя изоляции завершена.

В действительности же красавец дендрит не что иное, как система микроскопических каналов, проложенная влагой в электропроводящей сердцевине кабеля. Даже если вода испарится, остается своеобразный мостик, заполненный воздухом. В результате так называемая электрическая прочность изоляции резко снижается. Реальной электросистеме грозят утечки энергии и даже короткие замыкания.

Хотя, конечно, в натурных условиях смоделированный процесс может длиться месяцы и даже годы.

Отныне инженеры и ученые могут выбирать необходимые электроизоляционные материалы не вслепую, а применительно к конкретным условиям эксплуатации энергосистем.

Заодно как будто оправданы грызуны.

7. ИЗ МИФА В ЖИЗНЬ

Впереди - металлотроника

Рассказывает член-корреспондент АН СССР Ч. Копецкий

Второе открытие металлов

Между свойствами обычного и высокочистого металла - дистанция огромного размера. К примеру, титан по мере очистки меняется парадоксально.

Испытания впервые полученных в 1910 году не очень чистых образцов доказывали, что он хрупок, непрочен, с трудом поддается обработке. Впоследствии же оказалось, что виноваты в этом примеси. Чистый титан обладатель высокой пластичности и прочности.

Хрупкими долго считались вольфрам, хром, молибден, тантал, висмут, цирконий. И они же в чистом виде как будто родились заново с целым рядом ценных качеств. Высокочистые вольфрам и молибден, например, можно ковать, прессовать, прокатывать, волочить из них проволоку. Кроме того, они не поддаются коррозии. Чем выше чистота, тем больше вероятность открытия истинных свойств металла, обычно маскируемых примесями. Очищаясь, металлы как бы сбрасывают обманчивые маски, обнажают свои подлинные качества, доселе неведомые человеку.

"Второе открытие" этих металлов поистине явилось триумфом современной физики твердого тела.

Толчком к широким научным исследованиям свойств металлических кристаллов высокой чистоты и совершенства, а затем интенсивного их производства послужил, как уверяют, случай.

Во время второй мировой войны инженеров-связистов долго мучила проблема выхода из строя без видимых на то причин некоторых электронных приборов, конденсаторов в радиоаппаратуре, кабелей, проложенных по дну морей и океанов. К поискам причин аварий подключили ученых. Они обратили внимание на мельчайшие "усы" - нитевидные кристаллы олова и кадмия, прорастающие иногда на стальных частях аппаратуры, покрытых этими металлами. Тщательно исследовав "усы", ученые были поражены их высочайшей прочностью, которая в десятки раз превышала прочность кадмия и олова, полученных в обычных условиях, и по величине приближалась к теоретически предсказанной прочности металлов вообще.

Дальнейшие изыскания доказали, что нитевидные кристаллы - "усы" сверхчистые монокристаллы кадмия или олова с почти идеально гладкой поверхностью. Именно это и определяет их удивительные свойства. Просвечивание "усов" рентгеновскими лучами обнаружило у них почти идеально правильную кристаллическую решетку. Таким образом, высокая прочность "усов" - следствие их строения и чистоты, гладкости поверхности.

...На черном бархате монокристаллы ультрачистых металлов фантастически красивы.

В лучах солнца они сверкают неземными по чистоте и насыщенности оттенками цветовой гаммы. Монокристалл меди - темно-золотой, серебра зеркально-голубой, висмута - жемчужно-матовый. Все они, как и монокристаллы сверхчистых индия, сурьмы, кобальта, свинца, никеля, иттрия и самария,- мировые рекордсмены по чистоте.

Эти крупные, длиной в десять и более сантиметров, монокристаллы металлов выращены в лабораториях недавно созданного Института проблем технологии микроэлектроники и особо чистых металлов.

Металлическая почти невидимая архитектура

С полупроводниковыми приборами в той или иной мере общается каждый, когда слушает транзисторный радиоприемник, смотрит цветной телевизор, ведет расчет с помощью микроЭВМ, работает у станка с числовым программным управлением.

Центром многих из этих устройств, аппаратов и машин служат высокоорганизованные интегральные схемы микроэлектроники. Устройства и элементы таких схем - универсалы. Они могут не только логически обрабатывать информацию, но и, что не менее важно, запоминать ее. Для этого применяют полупроводниковые элементы памяти. Их обычно изготовляют в виде интегральных схем на слоистой основе: металл - окисел - полупроводник и металл - нитрид - окисел - полупроводник. И металлы здесь, конечно, сверхчистые.

Внутри крошечного, объемом всего несколько кубических миллиметров, кристалла полупроводника скрыта сложная архитектура из металла. Это контакты и электрические "мостики", тончайшие пленки из сверхчистого алюминия или золота, конденсаторы и прочие элементы сверхминиатюрного прибора. Количество слагающих элементов исчисляется десятками тысяч, а умещаются они на площади и в объеме нескольких миллиметров.

Создание больших интегральных схем (БИС) обещает сделать повсеместным применение ЭВМ для автоматического управления технологическими процессами на производстве, в том числе с помощью роботов. Это не только реально, но и целесообразно экономически. Почему?

Использование БИС позволяет значительно уменьшить размеры ЭВМ.

Созданы однокристальные микропроцессоры - основной узел машины, выполняющий арифметические и логические действия, представляющие собой БИС с программируемой (перестраиваемой) логикой. Причем программа работы микропроцессора хранится тут же, в запоминающем устройстве, встроенном в БИС.

Ожидают, что со дня на день появится однокристальный микропроцессор, по своим возможностям равный современной большой ЭВМ.

В отличие от обычных ЭВМ микропроцессоры и микроЭВМ легко встраиваются в станок, телевизор, автомобиль и мотоцикл, во всевозможные аппараты торговые, бытовые, медицинские. Микропроцессорная техника становится тем средством, которое поможет оптимизировать работу всех отраслей народного хозяйства, его экономику. В несколько раз увеличивают производительность труда, например, автоматизированные с помощью микропроцессорной техники станки - обрабатывающие центры, обслуживаемые роботами. Еще большего можно достичь при создании на их основе гибких автоматизированных производств нового направления в развитии машиностроения и других отраслей. Комплексная автоматизация возможна только на основе микропроцессорной техники, которая способна одинаково успешно контролировать и анализировать работу и отдельного станка, и целой отрасли хозяйства.

Интегральная схема - "микроздание" необычное. Оно сооружается сразу, одновременно на всех этажах и уже построенное не подлежит исправлению. Поэтому о вероятности успеха говорят при создании каждой отдельной интегральной схемы. Но и это не останавливает технологов, ведь вероятность получения желаемой доброкачественной схемы все же достаточно велика. А эффективность огромна.

При формировании одной интегральной схемы идет в тысячу - сто тысяч раз меньше материала, чем если готовить ее из обычных элементов. Производительность труда при этом увеличивается фантастически - в миллион раз. Таковы плоды науки и техники микроминиатюризации.

А развитие элементной базы микроэлектроники, магнитоэлектроники, оптоэлектроники и сверхпроводниковой криоэлектроники позволяет надеяться на создание в недалеком будущем нового поколения особо миниатюрных быстродействующих компьютеров.

Почему спотыкаются электроны

Атомы металлических кристаллов плотно упакованы. В узлах их решеток находятся положительно заряженные ионы, "купающиеся" в электронном газе потерянных ими и "обобществленных" электронах. Велика роль электронного газа в металлах. Он как бы скрепляет решетку, построенную из взаимно отталкивающихся ионов.

Представим себе, что каким-то путем мы удалили свободные электроны, "вынули" их из металла - ионы, имея одинаковые заряды, оттолкнутся и разлетятся в стороны, а решетка "взорвется)..

Свойства электронного газа определяют цвет и блеск металлов, их теплопроводность, электропроводность.

Приложите постоянное напряжение к металлу - электроны начнут движение. Средняя их скорость не возрастает со временем. Видимо, при движении они испытывают нечто вроде трения, "спотыкаясь" о возникающие на пути препятствия. Их скорость увеличивается и вдруг... падает. Таким образом, движение электронов скачкообразно, а их средняя скорость характеризует электрический ток.

"Спотыкается" электрон о разные объекты. Прежде всего он сталкивается с "чужими" атомами примеси. Вот что главное, вот почему так важна абсолютная чистота металла.

В нашей беседе мы часто упоминаем термин "сверхчистые металлы". В микроэлектронике это требование почти идеальной чистоты совершенно обязательно. Без такой особенности всех металлов, употребляемых здесь, от алюминия до золота, микроэлектроника и разные ее видоизменения просто невозможны.

В сверхчистом металле электроны проводимости движутся удивительно свободно, не наталкиваясь на миллионы и миллиарды частиц примесей, на столь же многочисленные изъяны в структуре металла. Тем самым сверхчистый металл ведет себя почти как сверхпроводник. Своеобразная "сверхпроводимость" влечет за собой не только резкое снижение энергетических затрат, но она еще автоматически решает задачу борьбы с нагревом всех полупроводниковых приборов.

Полупроводниковые приборы при работе могут раскаляться буквально добела, и отвод тепла от них превращается в технически почти или вовсе нерешаемую проблему. При сверхчистых металлах эта проблема не возникает вовсе или, если и появляется, то в значительно более "мягком" выражении.

Далее. Непрерывно циркулирующий в электронной схеме поток информации (в любом виде - волна, заряд и т. д.) тоже наталкивается на множество препятствий в обычном металле. Очевидно, что в сверхчистом металле поток информации может путешествовать без помех.

Исследования, проведенные учеными Института физики твердого тела, во многом раскрыли поведение примесей в металле, их влияние на его характеристики. Были обнаружены места сбора "чужих" атомов, которых привлекают границы зерен металлов. Так, в конструкционной стали на границах зерен и вблизи от них примесей серы и фосфора собирается в пятьдесят раз больше, чем в среднем по объему. Два-три атомных слоя здесь почти полностью состоят из серы и фосфора. Именно поэтому при низкой температуре, в условиях зим Сибири и Крайнего Севера, эта сталь становится хрупкой, как стекло.

Для получения рекордно чистых металлов чаще всего применяют электронно-лучевую зонную плавку в высоком вакууме: при кристаллизации твердого вещества из расплава примеси остаются в остатках расплава. Кстати, еще в древности по такому же принципу из морской соленой воды зимой получали пресный лед.

В установке для электронно-лучевой зонной плавки пучок электронов направляют на узкий участок длинного металлического стержня. Ведя электронный луч вдоль него, медленно перемещают расплавленную зону, доводя ее до конца стержня,- здесь в оставшейся еще расплавленной зоне и собираются примеси. Неоднократное повторение процесса позволяет все более и более повышать чистоту металла.

Высоко котируется на мировом рынке продукция Новосибирского оловокомбината. В белом от пола до потолка цехе рафинировщицы обертывают в нарядную упаковку слитки, содержащие 99,9999 процента олова.

Мягкий и податливый на первый взгляд металл долгое время не хотел отпускать от себя своих многочисленных спутников (олову сопутствует чуть не вся таблица Менделеева). Избавиться от них было проблемой проблем.

Но в высоковакуумных электрических рафинировочных установках, в безвоздушном пространстве, упрятанном в стальную оболочку печи и создающем стерильные условия, при температуре свыше тысячи градусов примеси вскипают. Пары направляют в зону конденсации, откуда примеси сливают в приемник для отходов. А олово в результате этого процесса дистилляции обретает "неземную" чистоту. Впрочем, шесть девяток - не предел! На комбинате считают, что есть все возможности для очистки олова от посторонних примесей до миллионных долей процента. Массовое производство еще не знало такой высокой чистоты металлопродукта.

Последние годы чистые металлы получают из металлоорганических соединений. Технология этого метода изящна и проста. Металл умеренно нагревают в потоке окиси углерода.

Образуются карбонильные соединения атома металла с несколькими молекулами окиси углерода - угарного газа. Соединения эти газообразны и легко отделяются от содержащихся в исходном металле (или руде) примесей и балласта. Газ-соединение пропускают над поверхностью, нагретой до 100-200 градусов Цельсия. При соприкосновении с нею он распадается на металл и газ. Атомы металла осаждаются на поверхность, а газ улетучивается.

Какие же требования предъявляются к производству материалов высокой чистоты, выражаемой в процентах головокружительной десятичной дробью - с шестью, семью и более девятками после запятой?

Говорят, "мала пылинка, а глаз выедает!". При изготовлении материала высокой степени чистоты в атмосфере цеха допустимо содержание лишь нескольких пылинок размером не более микрона на кубический метр. Для чистого кристалла каждая коснувшаяся его пылинка смертельна, она постепенно и неумолимо погубит его. Поэтому производство чистых веществ полностью изолируют от внешней среды.

Необходимую чистоту и стерильность воздуха в рабочих помещениях обеспечивают управляемые компьютерами вентиляторы, пылесосы, кондиционеры... О важности этого оборудования говорит тот факт, что здание обычно конструируют, как слоеный пирог: один этаж - производственный, другой - инженерного обеспечения стерильности. Разветвленный, как спрут, пылесос опутывает своими трубами весь корпус.

Сохранить вещество в чистом виде не менее сложно, чем его очистить.

Один из путей поддержания достигнутой чистоты - хранение металла в условиях низких температур: в жидком азоте или даже в жидком гелии.

Новые лики микроэлектроники

В тонких кристаллических ферромагнитных пленках возникают магнитостатические волны, волны намагничивания. Сейчас исследуются и разрабатываются электронные устройства, основанные на возбуждении и распространении магнитостатических волн. Это приборы магнитоэлектроники.

Поиски путей дальнейшей миниатюризации электроники привели к исследованию влияния на их характеристики сверхнизких температур. Вспомнили о так называемом эффекте Джозефсона, предсказанном в 1962 году английским студентом Джозефсоном, впоследствии лауреатом Нобелевской премии.

Устройство - "джозефсоновский переход" - сконструировано из двух сверхпроводящих электродов, разделенных тончайшим (10-50 ангстрем)

слоем диэлектрика. В обычных условиях, даже при сверхнизких температурах, электрический ток через изолятор не протекает. Однако здесь благодаря сверхпроводящему состоянию электродов ток по изолятору возможен, и зависит он от электрических и магнитных полей, приложенных к переходу. Один или несколько таких переходов могут работать как детектор, усилитель, логический элемент или ячейка памяти.

Благодаря сверхпроводимости при температуре всего 4,2 градуса Кельвина такой прибор, работая, выделяет в десять тысяч раз меньше тепла, чем обычный транзистор. Он оказался находкой для разработчиков ЭВМ будущего. Ведь на полупроводники уже не надеялись: они потребляют слишком много энергии. Созданная на основе полупроводниковых интегральных схем ЭВМ размером с футбольный мяч должна выделять киловатт энергии за секунду. Такая ЭВМ работать бы не смогла - нет способа отвода столь Большого количества тепла. В то же гремя ЭВМ, построенная на сверхпроюдящей электронике, выделяла бы всего 0,1 ватта. В десять тысяч раз меньше!

Наиболее стабильны в работе джозефсоновские переходы с электродами из ниобия и других тугоплавких металлов.

Развитие методов литографии, вакуумной техники, применение тугоплавких металлов позволяет надеяться, что производство элементов вычислительных машин на основе переходов Джозефсона начнется в ближайшие годы.

Устройства сверхпроводящей электроники обладают высокой чувствительностью. На их основе сделаны особо чувствительные измерители магнитных потоков и полей, способные фиксировать магнитные поля не только сердца (магнитокардиография), но и мозга (магнитоэнцефалография). Кардиологи и нейрохирурги получили новый тонкий инструмент для исследований и практики.

Металл - это почти вакуум

Исследования на образцах металлов сверхвысокой чистоты способствовали прогрессу в изучении свойств электронов проводимости. Чтобы "поймать"

увеличение длины свободного пробега электронов, эксперименты проводили на монокристаллах с высокой степенью очистки от посторонних электрически активных примесей и при космическом холоде - температуре кипения гелия - и даже более низкой. Рекордный свободный пробег в восемь-десять миллиметров совершают электроны в сверхчистых образцах индия, выращенных сотрудниками институтов АН СССР. То есть чистый металл вел себя в известной мере как вакуум!

Кандидатом физико-математических наук В. Петрашовым (ИФТТ АН СССР)

создан новый метод анализа чистоты металлов. Он основан на свойстве особого типа электромагнитных волн - геликонов - затухать в ряде металлов пропорционально концентрации в них примесей. Метод пригоден для анализа чистоты всех металлов, в которых обнаружено распространение геликонов лития, натрия, алюминия, калия, золота, свинца и других. Его чувствительность повышается с возрастанием чистоты металла. Отсутствие контакта с анализируемым веществом позволяет вести измерения, когда образец находится в запаянной ампуле.

На основе явления затухания геликонных волн создана аппаратура и для определения свободного пробега электронов проводимости (некое подобие сверхпроводимости) в рекордно чистых металлах при температуре жидкого гелия.

А сами геликоновые волны - это затухание электромагнитных волн, испускаемых плазмой заряженных частиц. Это опять же попытка рассмотрения чистых металлов как чего-то, что сродни вакууму. Ведь только в вакууме появляется подобная плазма.

Исследования чистых металлов могут привести к появлению нового направления науки и техники - металлической электроники, металлотроники.

Речь идет о создании направленных пучков электронов в металле и управлении ими, подобно тому как это делается в электронной вакуумной лампе.

Ведь в известном смысле металлический образец высокой степени чистоты подобен вакууму для электронов проводимости. Ясно, что металлотроника резко повысила бы эффективность - быстродействие - вычислительных и управляющих систем.

Сейчас эта идея уже не кажется фантастической. Эксперименты с такими чистыми металлами, как индий и висмут, с длиной свободного пробега электронов более пяти миллиметров, выполненные в Институте физики твердого тела доктором физико-математических наук В. Цоем, доказали возможность фокусирования электронов проводимости внутри металлического образца и управления их траекториями с помощью магнитного поля.

Основными элементами для новейшей ветви микроэлектроники металлической электроники - могут стать микромостики, изготовленные путем локального утоньшения до одного микрона массивных металлических кристаллов особой чистоты.

Микромостик - это, по сути, узкий, длиной сто микрон "мост", соединяющий два металлических монокристалла.

Когда была сооружена первая ЭВМ на электронных лампах, оказалось, что вес у нее весьма солидный - тридцать тонн! Соответственно занимала она зал в сто пятьдесят квадратных метров.

Современная микроЭВМ, превосходящая первую и по быстродействию, и по объему памяти, напоминает солидную книгу. По размерам, не более.

Металлотроника - еще только в процессе исследований и становления.

Время точных характеристик еще впереди. Но можно с уверенностью предсказать: металлотроника-новый революционный скачок в электронной технике.

Железо растет!

Что сплавы железа при нагревании расширяются - далеко не новость.

Известна и величина теплового расширения - до двух процентов. Но вот ученые Днепропетровского металлургического института берут заготовку из железа, нагревают - и она начинает расти. Длина ее буквально на глазах увеличивается вдвое, втрое, в пять раз!

Фокус? Нет, просто найдена любопытная закономерность: если металл циклично нагревать и охлаждать в интервале от 850 до 950 градусов, но не на воздухе, а в водородной атмосфере - он начинает "разбухать". Обнаруженное явление открывает широкую дорогу новым эффективным способам обработки металлов и сплавов.

"Металлическое" фото

Принципиально новый метод получения фотоизображения разработали ученые Института физики Сибирского отделения АН СССР. Он позволяет отказаться от традиционного способа химической обработки фотопленки.

...Яркая вспышка на тысячную долю секунды осветила негатив, наложенный на стекло, покрытое тонким металлическим слоем. Когда негатив убрали, на металлическом покрытии осталось изображение. Правда, его не было видно до тех пор, пока не включили поляризованный свет - под его воздействием проявились все детали.

Основой для металлической "фотоэмульсии" толщиной в десятую долю микрона пока служит стекло. Но ею в принципе может быть любой материал. Изображение, получаемое по-новому, лишено недостатка обычной фотопленки зернистости, а разрешающая способность металлической "фотоэмульсии" составляет тысячу линий на миллиметр. Такую пленку можно экспонировать бессчетное число раз - старое изображение размагничивается и записывается новое,

Ученые считают, что "металлическая" фотография может использоваться для художественных съемок, голографических изображений.

Телескоп с жидким зеркалом

Диаметр зеркала самого крупного в мире оптического телескопа, работающего в обсерватории близ станицы Зеленчукской на Кавказе,- шесть метров. Это, видимо, почти предел того, что можно сделать из стекла.

При изготовлении таких огромных зеркал возникают сложнейшие проблемы с подготовкой стеклянной отливки, ее охлаждением, обработкой, шлифовкой, алюминированием, установкой зеркала... Достаточно сказать, что телескоп-гигант создавался 15 лет. Изготовление, да и работа такого телескопа сильно затрудняются большим весом зеркала. Правда, до недавнего времени считалось, что значительно более крупные зеркала все равно уже не имеют смысла: оптические неоднородности атмосферы, течения воздуха, вызывающие мерцание изображения, кладут предел разрешающей способности, и при дальнейшем увеличении диаметра изображение светил уже не улучшится, а вот недостатки, помехи будут усугубляться. Однако бурно развивающаяся в последние годы техника электронной обработки изображений позволяет как бы "отфильтровывать"

эти оптические помехи. Так что есть смысл строить и более крупные телескопы. И для этого можно призвать в союзники ту же силу гравитации, которая мешает увеличивать размер стеклянных зеркал.

Идея возникла уже давно: зеркало телескопа можно сделать жидким. Еще английский физик Д. Брюстер, известный, среди прочего, как изобретатель калейдоскопа, в 1857 году предложил вращать чашу, наполненную ртутью, вокруг вертикальной оси. Поверхность жидкого металла в результате взаимодействия силы тяжести и вращения примет параболическую форму - как раз такую, какая необходима для собирательного зеркала. Правда, у такого телескопа будет существенный недостаток: его нельзя наклонять, так что наблюдать с его помощью удастся лишь те объекты, которые находятся над обсерваторией прямо в зените, а следить за ними при их движении вместе с небесной сферой будет невозможно. Эту систему испытал в начале нашего века американский физик Р. Вуд, отметил высокое качество получаемой таким образом поверхности, но неподвижный зенитный телескоп не удовлетворил астрономов.

Сейчас с ртутным телескопом работает группа канадских ученых под руководством Э. Борра в университете Лаваля (Квебек). Исследователи изготовили зеркало диаметром 165 сантиметров и предполагают, что нетрудно будет создать ртутное зеркало диаметром 30 метров.

Вернуться к идее жидкого телескопа позволила та же электроника. Пусть вертикальная ось вращающейся чаши со ртутью должна быть неподвижной.

Но ведь она все же движется, так как чаша стоит на вращающейся Земле.

Не наклоняясь, такой телескоп осмотрит за ночь некоторую полосу неба.

Эта полоса может иметь ширину вдвое больше видимого диаметра полной Луны, а площадь - в 2000 раз более крупную. Если в фокус телескопа поставить не человеческий глаз или фотопластинку, а телекамеру, то сигналы от нее можно подать в память ЭВМ.

За несколько ночей машина накопит информацию от просматриваемой полосы, и ей можно будет заказать синтезировать из сигналов от интересующего нас объекта его неподвижное изображение. Кроме того, жидкостные телескопы, стоящие в разных широтах Земли, будут наблюдать разные полосы неба, и это тоже в какой-то степени компенсирует неподвижность одного такого телескопа.

Коэффициент отражения ртути несколько ниже, чем у алюминия, которым покрывают сейчас астрономические зеркала. Зато ртуть в отличие от алюминиевого покрытия не тускнеет со временем, не боится царапин и загрязнений. Чтобы качество изображения было высоким, на ртутном параболоиде не должно быть неровностей более 0,000005 миллиметра в высоту.

Для этого требуются полное отсутствие вибраций и высокое постоянство скорости вращения. Оба требования выполняются с помощью подшипника на воздушной смазке и прямого привода от синхронного электродвигателя (такой привод используется в высококачественных проигрывателях). Большая масса зеркала упростит стабилизацию вращения. Но рост диаметра за пределы 30 метров вряд ли возможен - искажения в форму параболоида начнет вносить сила Кориолиса.

Ртуть - тяжелый и дорогой металл, ее литр весит 13,6 килограмма и стоит на мировом рынке 280 долларов. Поэтому лучше использовать чашу, уже близкую по форме к параболоиду вращения с небольшим количеством ртути для создания отражающей поверхности. Достаточно слоя в 3 миллиметра, тогда пятиметровый телескоп потребует тонну жидкого металла, а тридцатиметровый - 30 тонн. Вместе с необходимой электроникой и зданием обсерватории такой гигант будет стоить столько же, сколько обычный зеркальный телескоп диаметром 2 метра.

Ориентир - солнечный "зайчик"

Расстояние, с которого видны солнечные "зайчики", поистине поражает:

в крупный телескоп зеркало площадью всего в один квадратный метр можно заметить даже на орбите Плутона. И ученые предложили воспользоваться этим в космической навигации, в первую очередь при полетах к другим планетам, астероидам и кометам. Солнечный "зайчик" от зеркала, установленного на спускаемом аппарате или на самом корабле, будет пойман на Земле. Он поможет определить координаты и точно покажет относительное расположение объектов в пространстве. Пока с помощью локаторов это можно сделать лишь приблизительно.

Нейтрино в разведке

Ускорители элементарных частиц - основной инструмент исследования фундаментальных свойств материи.

Однако с течением времени они стали применяться не только в ядерной и атомной физике. Так, ускорители малых энергий используются в медицине, в геологической разведке, для поиска и обнаружения дефектов в различных материалах, для дистанционного контроля атомных реакторов и т. п.

А вот мощные ускорители, разгоняющие частицы до больших скоростей (высоких энергий, как говорят специалисты), в технике и производстве до сих пор не применялись.

Поэтому большой интерес вызвал проект использования протонных ускорителей (точнее, создаваемых ими пучков высокоэнергетических нейтрино)

для изучения структуры Земли и, в частности, для разведки полезных ископаемых. Поскольку частицы для этой цели надо ускорять до очень высоких энергий (триллионов электрон-вольт), то длина окружности такого ускорителя - геотрона - составит десятки километров. Кроме того, для "просвечивания" Земли надо иметь возможность менять направление пучка нейтрино (вплоть до поворота на 90 градусов), поэтому необходимо специальное устройство (так называемый "хобот") в виде цепочки сверхпроводящих магнитов, заключенных в гибкую трубу. Размеры "хобота" также могут достигать нескольких километров.

Нейтрино обладают способностью проникать сквозь любые вещества.

Если пучок этих частиц направить в землю под небольшим (4-5 градусов)

углом к горизонту, то он "прошьет"

земную кору на расстояние в 1000 километров от геотрона, при этом максимальное углубление его трассы от поверхности Земли составит 20 километров (отметим, что буровая техника такой глубины еще не достигала). По пути нейтрино взаимодействует с горными породами, слагающими земную кору - с каждой по-своему,- и по особенностям этого взаимодействия можно судить о тех веществах, которые встретились нейтрино. Так можно вести поиск полезных ископаемых.

Для просвечивания земного шара с целью уточнения его структуры целесообразно построить плавающий в море ускоритель с "хоботом", направленным к центру Земли (угол поворота 90 градусов). При необходимой в этом случае энергии нейтринного пучка длина "хобота" должна быть примерно 6 километров.

Осуществление проекта в целом наталкивается на определенные научные и технические трудности, но его окончательное решение - дело будущего.

Цифровое телевидение:

новые возможности, заманчивые перспективы

Как полагают специалисты, телевидение пересечет рубеж XX и XXI веков двумя большими скачками. Сначала его прогресс будет связан с развитием спутниковых телекоммуникаций. Затем наступит эра обширных плоских экранов с очень четким изображением.

Трамплином для обоих этих скачков станет переход телевидения к качественно новой форме представления и обработки сигналов - цифровой.

Значение телевидения в современном мире трудно переоценить. Только у нас в стране около 90 миллионов телевизионных приемников. Возникает почти парадокс: телевизоры есть практически в каждой семье, а спрос на них продолжает расти. Этому способствует и развитие телекоммуникаций радиорелейных,кабельных,космических. Телепрограммы в нашей стране ретранслируют 7 искусственных спутников Земли, работающих через 10 каналов связи. 90 приемных станций "Орбита", 300 станций "Москва"

и более 3000 "Экран" обслуживают радиомосты Земля - космос - Земля. Выпускаются простые и недорогие приставки к домашним телевизорам, позволяющие вести прием непосредственно с борта спутника "Экран".

Телевидение сегодня продолжает совершенствоваться. Во всем мире идет поиск новых его систем, все более удовлетворяющих взыскательные вкусы миллионов и миллионов телезрителей. Появились экспериментальные образцы систем так называемого "сверхчеткого" телевидения с улучшенной цветопередачей. По качеству изображения оно ненамного уступает проекции цветного слайда. Наметилась тенденция к переходу на крупноформатное изображение на плоском экране. Кроме того, произошла переоценка возможностей телевидения как информационной системы, причем не только в региональных, но и в глобальных масштабах. Однако практическая реализация этих и других интересных проектов наталкивается на почти непроходимый барьер, в основе которого принципиальные недостатки, свойственные широко распространенным во всем мире аналоговым телевизионным системам.

В чем суть проблемы? Аналоговые системы обработки информации имеют дело с непрерывными сигналами - своеобразными электрическими слепками оригинала, например речи или музыки. В цветном телевидении электронные лучи фиксируют все нюансы сцены, и каждый из них должен быть передан без искажений. По существу, вся история аналогового телевидения была борьбой за высокую точность передачи и воспроизведения изображений. Увы, как раз его-то даже самая совершенная аппаратура обеспечить не может. На сложном пути от зрачка телекамеры до кинескопа телевизора каждое звено неизбежно вносит пусть небольшую, но вполне определенную лепту искажений. Постепенно они накапливаются и, случается, настолько портят сигнал, что неопытный телезритель кидается регулировать аппарат, думая, что тот вышел из строя.

Цифровые системы обладают одним важнейшим преимуществом. Язык цифр это родной язык вычислительной техники. Недаром среди инженеров популярна шутка: использование в телевидении микропроцессорной техники открывает возможности, ограниченные лишь воображением разработчика и отпущенными финансовыми средствами.

Суть цифровой системы в телевидении заключается в том, что здесь традиционный непрерывный сигнал заменяется цифровым кодом, который содержит подробную информацию обо всех деталях изображения - яркости, цветности, месте в кадре и т. д.

Импульсы в форме цифровых кодов из студии телецентра поступают на ретрансляторы и далее - в эфир, а телевизионные приемники снова преобразуют их в изображение высокого качества. Такой способ передачи видеоинформации весьма надежен.

Инженеров уже не будут заботить проблемы всякого рода искажений.

Имея в своем распоряжении цифровой код, легко обнаружить возможную пропажу импульса и восстановить на его месте точно такой же.

Вместе с тем у передачи изображения в цифровой форме есть и свои сложности: она порождает информационные потоки огромной емкости.

Достаточно сказать, что каждую секунду нужно передавать около 200 миллионов импульсов, а для телевидения высокой четкости еще больше. Советским ученым, взявшимся за решение этой проблемы, помогла бионика. В основе созданной у нас в стране сложнейшей системы бионического кодирования телевизионных сигналов лежит принцип восприятия и обработки изображения человеческим глазом. Мы не можем пожаловаться на этот уникальный аппарат, созданный природой.

Наш глаз выворочен в восприятии информации, но и объективно точен.

Именно выборочность и точность отличают электронные системы бионического кодирования, которые без потери качества позволили снизить цифровой поток почти в семь раз.

Работы советских специалистов в области цифрового телевидения получили сегодня всеобщее признание и легли в основу международного стандарта по цифровому кодированию для аппаратных телецентров, рекомендованного Исследовательской комиссией Международного консультативного комитета по радио (МККР). Отмечая исключительную важность этих работ, Академия искусств и наук США присудила МККР золотую медаль. На IV Всемирной выставке средств связи впервые в мире был представлен комплекс цифрового оборудования для телецентров, авторы которого - советские инженеры. И эта аппаратура соответствовала требованиям международного стандарта.

Попробуем, руководствуясь наметками специалистов, представить себе телевизор будущего.

При желании вы смотрите на миниэкранах несколько программ одновременно и затем любую из них выводите на полный формат. Если надо, аппарат автоматически запишет на видеомагнитофон передачи, идущие и в ваше отсутствие. Звук непременно стереофонический, а возможно, телевизор заговорит и сам, причем в прямом смысле этого слова. На вопрос о времени он ответит вам синтезированным голосом. На команду "Тише!" отреагирует, снизив громкость. Такие диалоговые системы уже существуют.

Стоит набрать на особой приставке буквенный или цифровой код, как телеэкран превращается в домашнее справочное бюро. Информация по самому широкому кругу интересующих вас вопросов мгновенно возникает на вашем экране. Таким образом, вы становитесь не только телезрителем, но и абонентом информационной системы.

Надежная камера хранения

На железнодорожных вокзалах и в аэропортах получили широкое распространение автоматические камеры хранения ручной клади. Удобство их для пассажиров бесспорно: сам положил вещи в просторный сейф, сам придумал и установил шифр на замке, закрыл, а когда вещи потребуются вновь, достаточно набрать шифр, вращая специальные ручки, и "личный сейф" распахнет дверцу.

Однако с распространением таких камер хранения возникла проблема защиты отдельных ячеек от злоумышленников, которые, подсмотрев тем или иным способом шифр при запирании ячеек с багажом, вскрывали сейфы. Организация специальных постов наблюдения, увеличив расходы на содержание хранилищ, принципиально проблемы не решила.

Чтобы совершенно исключить случаи пропажи личных вещей пассажиров из автоматических камер хранения ручной клади, работники Московского вокзала в Ленинграде несколько лет назад ввели в эксплуатацию камеры хранения с электронной защитой.

Пассажир, выбрав ячейку, укладывает в нее свой багаж, устанавливает придуманный шифр, опускает 15-копеечную монету в специальную щельмонетоприемник и закрывает дверцу - сейф надежно заперт. Затем пассажир подходит к контрольной кассе у выхода из помещения и называет порядковый номер ячейки, в которой он закрыл багаж,- этот номер, как известно всем путешествующим, написан крупными цифрами на дверце ячейки. Контролер набирает названный номер на клавиатуре кассового аппарата и выдает пассажиру чек с отпечатанным номером. Аппарат, похожий на кассовый, набором номера включил электронную блокировку. С этого момента автоматический сигнал тревоги сработает, если будет предпринята попытка вскрыть любым способом сейф. Чтобы вынуть из камеры хранения свой багаж, пассажир должен сдать контрольный чек, и только после того, как дежурный отключит блокировку, он сможет отпереть, набрав шифр, дверцу ячейки.

За годы экспериментальной эксплуатации высоконадежных камер хранения ручной клади случаев пропажи в них вещей не зарегистрировано, и, как показал опрос пассажиров, эти камеры предпочитаются любым другим.

Круглый год в одном наряде

Возможно, в скором будущем появится легкая и удобная одежда, согревающая нас в холод и охлаждающая в жару. Производство ткани, которая способна приноравливаться к температуре окружающей среды, станет возможным благодаря найденным недавно двум новым химическим соединениям. Речь идет о так называемой пластично-кристаллической ткани, которая может менять свою структуру при изменении температуры внешней среды, сохраняя при этом свою постоянную форму. Как же это происходит?

Когда температура воздуха повышается, кристаллы принимают форму регу лярной пространственной сетки и поглощают тепло. Если же температура падает, кристаллы обретают свой первоначальный вид, отдавая тепло. Ткани из волокон с примесью новых соединений могут служить изоляционным материалом, охраняющим растения и животных от внезапных скачков температуры. Изобретением заинтересовались также швейники, которые предполагают создавать из новых волокон защитную одежду для полярников и металлургов. Не исключено, что одежда из универсальной ткани появится когда-нибудь и в обычных магазинах.

"Всевидящие" очки

Специалисты создали новые очки, которые позволяют пилоту видеть контрольно-измерительные приборы в самолете, не глядя на них. Так, он может следить за скоростью полета, высотой, компасом и искусственным горизонтом, смотря прямо перед собой.

Информация со шкал контрольноизмерительных приборов передается с помощью оптических волокон на миниатюрное зеркало в центре одного из стекол очков. Зеркала этого, имеющего диаметр всего один миллиметр, не видно, но оно отражает изображение в глаз летчика, создавая иллюзию, что показания приборов проектированы в пространство.

Специальные очки, созданные первоначально для летчиков, наверняка найдут и другое применение. Например, хирурги могут следить за показаниями различных приборов, не поворачивая головы и не теряя драгоценных секунд, инженеры - проверять данные приборов, не прерывая своей работы.

Болты и гайки...

из сапфира

Представьте себе уличный фонарь...

из сапфира. Ну пусть не весь фонарь, только светящаяся трубочка, заполненная парами натрия. Но все-таки сделана она из настоящего сапфира, подобного тому, который сверкает в сережках, перстнях, колье. Фантазия? Нет.

Расточительство? Тоже нет.

Многие читатели видели эти "драгоценные" светильники - вспомните газоразрядные лампы, излучающие мягкий желто-оранжевый свет, которые появились на городских улицах взамен старых ламп "дневного" освещения.

Чтобы осветить большой город, наверное, не хватило бы всех сокровищ мира - если использовать природные сапфиры. Но трубочки для ламп делают из искусственных кристаллов. Новые светильники, разработанные советскими учеными, на 10 процентов экономичнее ламп, сделанных по американской технологии из спеченного порошка кристаллической окиси алюминия - поликора.

Сапфир обладает уникальными свойствами. Температура его плавления свыше 2000 градусов. Теплопроводность при комнатной температуре - как у стали. Он великолепный диэлектрик, устойчив к радиации, даже при высоких температурах химически инертен. Его неокрашенная разновидность лейкосапфир, что называется, прозрачнее стекла: пропускает свет в диапазоне от инфракрасного до ультрафиолетового. И наконец, по твердости он уступает только алмазу.

Ученые давно научились синтезировать сапфир естественной формы. Чтобы из такого кристалла получить разнообразные изделия, заготовку надо обрабатывать алмазным инструментом, Но его хватает ненадолго. А главное до 90 процентов материала превращается в отходы...

Сотрудники ВНИИЭТО разработали новую технологию выращивания искусственного сапфира для получения профилированных кристаллов. В основу ее положен метод члена-корреспондента АН СССР А. Степанова, позволяющий формировать геометрию растущего кристалла. Промышленное оборудование дает монокристаллические изделия самой разнообразной формы.

И эти изделия уже не нуждаются в дополнительной обработке, они сразу идут в дело. Как, например, те трубочки, с которых начался наш рассказ.

Мы привыкли к тому, что термин "растущий кристалл" понимается в прямом смысле. Правильнее было бы сказать, что кристалл вытягивается из расплава. Процесс ведется в вакуумной электропечи при температуре более двух тысяч градусов.

Над тиглем виден лишь формообразователь - тугоплавкий стержень с шестигранным отверстием. Вот к нему подводят затравку, касаются ею расплава и начинают вытягивать из него жидкий столбик, который поднимается вверх, удерживаемый силами поверхностного натяжения. Получается маленькая призма, в основании которой - шестигранник. Охлаждаясь, она затвердевает и вот вам кристалл с заданной геометрией.

Таким способом в печи можно получить самую разную продукцию. На лабораторном столе своеобразная выставка изделий из искусственного сапфира. Чего здесь только нет - призмы и стержни различного сечения, герметизирующие узлы, тигельки!

Эти изделия могут применяться в металлургии, электронике, полупроводниковой технике, часовой и ювелирной промышленности, оптике. К примеру, те же колпачки для термопар используются в датчиках для быстродействующих регуляторов температуры, где особенно важна уникальная прозрачность сапфира. А в твердотельных лазерах конструктивные элементы из него на порядок увеличивают мощность, значительно повышают КПД и срок работы приборов.

Раньше такие элементы вытачивали из целого сапфирового кристалла алмазными резцами, а потом с двух сторон высверливали стержень алмазными сверлами. Дорогостоящий инструмент быстро выкрашивался, да и хрупкие стержни часто ломались. И если прежде стоимость небольшой трубки из сапфира измерялась тысячами, то теперь - рублями.

Сейчас ВНИИЭТО создает промышленные установки, на которых можно вытягивать и более сложные изделия.

В лаборатории уже получены из сапфира трубки с поперечными перегородками и спиральные теплообменники, которым не страшны химически активные вещества. Спираль из сапфира - скажи такое лет десять назад огранщику драгоценных камней, он в ответ бы только рассмеялся. А возьмите сделанные в лаборатории изделия переменного по длине сечения - болты и гайки, трубки с резьбой... Вот уж поистине грани творческого научного поиска сверкают куда ярче мишурного блеска драгоценных камней!

Колокола под кислым дождем

Колокольные органы - карильоны, на которых можно исполнять сложные музыкальные произведения, появились в XVI веке в Голландии, и многие из них дожили до наших дней. Ко, как оказалось, тщательно подобранные наборы колоколов в последние 25 лет пришли в расстройство. Причина этому кислотные дожди. Окислы серы и азота из промышленных дымов и выхлопных газов, реагируя с атмосферной влагой, образуют кислоты. Осаждаясь на стенки колоколов, эти кислоты разъедают металл, стенки утончаются, отчего звук колокола становится ниже, и в музыке карильона появляются диссонансы. Коррозия быстрее сказывается на небольших колоколах.

Единственный способ поправить дело - снять часть металла изнутри со стенок крупных колоколов музыкального набора, чтобы восстановить общую настроенность.

Специалисты крупнейшего в стране предприятия по литью колоколов полагают, что могли пострадать все колокола Голландии (их около 15000). Министерство охраны окружающей среды занимается сейчас исследованием этой неожиданной проблемы.

Беспламенные обогреватели

Каждый автомобилист знает, какое мучение заводить остывший на морозе двигатель. Возможно, эта проблема станет менее острой, когда будут широко производиться беспламенные каталитические обогреватели для автомашин, выпуск которых планируется на нескольких предприятиях Москвы.

В основе действия таких обогревателей лежит окисление бензина. Но это не простое горение. Реакция протекает на поверхности катализатора без образования пламени. При окислении одного грамма топлива на катализаторе выделяется такое же количество тепла, как и при обычном горении приблизительно 11 ккал. Но поскольку это тепло выделяется сравнительно медленно, оно используется полнее.

Сфера применения каталитических процессов с каждым годом расширяется, и потому поиск новых катализаторов остается важной задачей. К катализаторам предъявляются высокие требования: большой срок работы, низкая стоимость, устойчивость к действию "каталитических ядов" - веществ, даже ничтожные количества которых ослабляют катализ. Строгая теория, описывающая все многообразие каталитических явлений, пока не построена, и до сих пор в подборе новых катализаторов существенна роль эмпирических методов. Но поиск сегодня идет не вслепую. Расчет кинетики реакций и современные физико-химические методы исследования - ультрафиолетовая, инфракрасная и мессбауэровская спектроскопия, рентгеноструктурный анализ - позволили открыть ряд закономерностей, связывающих каталитическую активность с химическими свойствами вещества, которые определяются его электронным строением и физической структурой.

В отделе кинетики и катализа Института химической физики АН СССР давно ведется изучение катализаторов окисления с целью создания беспламенных обогревателей. Такие обогреватели очень нужны в районах с суровым климатом. Ведь при морозе ниже - 30 градусов Цельсия отказывает самая привычная техника. Загустевают топливо и смазка. Сварочные электроды становятся хрупкими и ломаются.

Понижается напряжение аккумуляторов. Даже газовые баллоны нельзя использовать без предварительного обогрева - давление газа падает ниже допустимого. Чувствительны к морозу оптические и другие точные приборы.

Серьезная проблема - обогрев людей, работающих в полевых условиях.

Беспламенные каталитические обогреватели имеют много преимуществ по сравнению с другими методами обогрева. Они безопасны и недороги, на протяжении большого времени могут работать автономно. Основная трудность при их создании - выбор подходящего катализатора. Ведь нужен универсальный катализатор, окисляющий все виды углеводородов, содержащихся в горючем, причем окисляющий их полностью, до углекислого газа и воды,- неполное окисление приводит к образованию окиси углерода и альдегидов, обладающих резким раздражающим запахом. К тому же обогреватели должны работать на распространенном топливе - лучше всего на обычном бензине, в котором содержатся многие каталитические яды.

Раньше в качестве катализатора для обогревателей использовалась платина.

Но и платина, и специальная разновидность асбеста, на подложку из которого она наносится,- слишком ценные материалы, чтобы их можно было расходовать в нужных количествах. Дальнейшие поиски привели к созданию в ИХФ АН СССР катализаторов на основе смесей окиси кобальта с окисью хрома. Подобрали и надежный материал для подложки - специальное кремнеземное волокно. Оказалось, что по активности такие катализаторы успешно соперничают с платиной.

Совершенствование катализаторов продолжается. В последнее время появились катализаторы с уменьшенным содержанием дефицитного кобальта.

В их состав добавлено железо и некоторые другие вещества, повышающие активность и долговечность смеси. Эти катализаторы можно использовать для беспламенного сжигания не только неэтилированного бензина, но и дизельного топлива, керосина, других видов горючего. Они работают несколько тысяч часов, а в случае отравления легко регенерируются прогреванием в пламени.

Новые катализаторы позволили создать экономичные обогреватели для моторов и аккумуляторов, с успехом применяющиеся в районах Сибири, Крайнего Севера, Дальнего Востока, на БАМе. Разрабатываются обогреватели для сварочных электродов, для кабин большегрузных машин в северном исполнении, для временных жилых помещений.

Обогрев не единственный способ использования катализаторов глубокого окисления. Не менее важная задача-защита атмосферы от загрязнений. Очень многие примеси, загрязняющие ее,- продукты неполного сгорания углеводородов, образующиеся, например, в двигателе автомобиля.

Массовое производство каталитических дожигателей, окисляющих выхлопы автомобилей или выбросы заводов до безвредного углекислого газа и воды, поможет сохранить чистый воздух в городах и промышленных зонах.

Радиотермометр

Как мы измеряем температуру, когда заболеем? Ставим градусник, вот и вся процедура. Но этот способ не удовлетворяет медиков. Во-первых, он неточен. А во-вторых, врачам иногда надо заглянуть в глубь человеческого организма, узнать температуру внутренних органов, затронутых болезнью.

А как это сделать?

С помощью радиотермометра сверхвысокой частоты, разработанного в Горьковском научно-исследовательском радиофизическом институте совместно с Горьковским медицинским институтом имени С. М. Кирова. Чувствительные антенны прибора улавливают тепловое излучение органов, расположенных на глубине до 15 сантиметров. В этом принципиальное отличие нового прибора от используемых в настоящее время тепловизоров, которые позволяют определять лишь температуру кожи человека.

В диапазоне дециметровых длин волн, в котором работает радиотермометр мощность теплового излучения прямо пропорциональна температуре излучающего тепло органа.

Процесс измерения не доставляет человеку никаких неприятных ощущений. Сам прибор невелик по размерам, работает от сети и от батарей. Все это делает его удобным в любых условиях эксплуатации.

С помощью радиотермометра можно обнаруживать на ранней стадии воспалительные процессы во внутренних органах - печени, желудке, головном мозге и других. Кроме того, радиотермометр можно использовать в физиотерапии для дозировки и контроля физиопроцедур, в медико-биологических исследованиях. Пригодится он и в ветеринарии для определения заболеваний у животных.

Нейрохирурги клеят сосуды

Закупорка кровеносных сосудов - тромбоз - представляет для организма повышенную опасность. Нарушается циркуляция крови, оргайы и ткани перестают получать питание,- как говорят медики, наступает ишемия.

Особенно чувствителен к этому человеческий мозг. Если закупоривается или даже частично сужается хотя бы один сосуд, можно ожидать осложнений вплоть до развития мозговых

катастроф - инсульта или инфаркта мозга. Число таких больных во всем мире растет с каждым годом. Нередко люди, у которых нарушились речь, память и другие жизненно важные функции, так и не могут вернуться к труду и нормальной жизни.

Консервативные методы лечения нарушений мозгового кровообращения (речь идет о лекарственной терапии), к сожалению, недостаточно эффективны. Ускорить развитие так называемых природных коллатералей - сети мелких сосудов, которые идут как бы в обход закупоренного участка, почти не удается. Вся надежда остается на хирургию, не исключая, разумеется, профилактики здорового образа жизни.

Еще с 50-х годов практикуется непосредственно удаление тромбов и даже атеросклеротических бляшек.

Почти два десятилетия назад было предложено создавать искусственные обходные пути к отрезанным от кровообращения участкам организма, в том числе и мозга. Такие шунты отчасти решали проблему, но развитие метода сдерживает его сложность. За время многочасовой микрохирургической операции на ограниченный участок сосуда приходится накладывать множество швов. В местах прокола иглой нежные ткани травмируются, а местами и отмирают. Со временем здесь образуется грубая рубцовая ткань, которая снова сужает просвет сосуда.

Над проблемами лечения ишемических поражений головного мозга вот уже многие годы работают специалисты Латвийского нейрохирургического центра, руководит которым доктор медицинских наук профессор Р. Кикут.

Коротко скажем лишь о двух их работах.

Заменить при традиционном шунтировании нить и иглу биологическим клеем предложил врач-нейрохирург И. Аксик. Состав клея достаточно прост: конечные продукты свертывания крови - тромбин и фибриноген. Их получают на станциях переливания крови, хранятся они в виде порошков и всегда под рукой у хирурга. Перед употреблением порошки смешивают в определенной пропорции и заливают третьим компонентом - физиологическим раствором Рингера, обогащенным ионами кальция. От него зависит и скорость застывания клея. Место соединения окутывается подобием муфты из так называемой гемостатической губки. Это также биологический материал, но получаемый уже из крови животных. Он служит для герметизации соединения. Через четыре-пять минут клей схватывается, и врачи открывают доступ кровотоку. Давление крови вначале дают даже чуть больше нормального - надо проверить прочность соединения, пока рана еще не зашита.

Проведя уже свыше ста пятидесяти операций, латвийские нейрохирурги убедились в достоинствах клея: его применение позволяет сократить до минимума число налагаемых швов.

Через неделю клей полностью рассасывается, и на этом месте образуются эластичные волокна соединительной ткани - коллагена. Сохраняется и необходимый просвет в сосуде - начинается нормальное снабжение кровью бывшей под угрозой части мозга. Это подтверждается проводимым после операции ангиографическим контролем: на рентгеновских снимках хорошо видно, как контрастная жидкость благополучно преодолевает места соединения.

Специалисты считают, что область применения биологического клея должна стать гораздо шире. Ведь метод практически не дает спазмов сосудов, достаточно прост в техническом плане. Клей вполне подходит для большинства микрохирургических операций, в том числе приживления конечностей (реплантаций), и в профилактических целях для того, чтобы ликвидировать просачивающуюся кровь при операциях на крупных сосудах.

Другой метод предусматривает направленную доставку различных лекарств непосредственно к местам образования тромбов. Делается это с помощью специального баллончика-катетера, продвигающегося в мозговых сосудах по командам хирурга. Рижскому нейрохирургу Д. Николаеву удалось усовершенствовать конструкцию такого баллончика, уже налажен их промышленный выпуск. Строго дозированное и достаточно продолжительное воздействие лекарственных препаратов восстанавливает кровоток, благотворно влияет и на тонус артерии, и на свойства крови, и на микроциркуляцию мозга.

Катетеризацию успешно применяют и у больных с опухолями мозга. Вводя ферромагнитные и другие жидкости, искусственно закупоривали сосуды в магнитном поле. Тем самым опухолевые ткани как бы отрезали от основного кровотока, и это замедляло их развитие.

Разумеется, способы лечения, о которых шла речь, подходят не всем больным. Отбор пациентов ведется очень осторожно, как правило, с применением современнейшей техники.

Стирает вакуум

Чтобы выстирать белье, промыть шерсть или, к примеру, детали машин, не нужны мыло, порошок или другие моющие средства-так считает доцент Дрогобычского общетехнического факультета Львовского политехнического института Е. Лищишин, В предложенной им установке стирает вакуум.

Из верхней части загруженной камеры насос откачивает воздух, здесь образуется пенистый водоворот. За несколько минут он снимает загрязнения, а потом прекрасно высушивает.

Уплотняет пена

Специалисты из проектно-технического треста Оргтехстрой разработали эффективную технологию уплотнения стыков оконных и дверных проемов. В новых домах, при строительстве которых использована эта технология, никто не жалуется, что какая-то щель между оконным блоком и стеновой панелью плохо законопачена, что оттуда сквозит, там промокает...

Вот рабочий берет в руки пистолетсмеситель, подсоединенный шлангами к компактной мобильной установке, и приставляет ствол к стыку. Стоит нажать курок, и жидкая смесь под давлением начинает впрыскиваться в стык, тут же застывая и заполняя пористой массой щель.

Кипяток из холодильника

Как правило, горожан снабжают горячей водой ТЭЦ или котельные. Ну а случись ремонт или авария - как быть?

Греть воду на газе? Болгарские специалисты считают, что выгоднее воспользоваться теплом, которое в квартирах пока теряется. Софийский индустриальный комбинат "Холодильная техника" выпустил небольшой бойлер своеобразную приставку к домашнему холодильнику. Воду в нем нагревает тепло, выделяемое узлом конденсации фреона. Производительность такого бойлера - почти сто литров воды в час при температуре около 70 градусов.

Стеклянная тара становится легче

Изготовление и перевозка стеклянной тары обходятся недешево. На каждую бутылку уходит почти полкилограмма стекла, а их в стране выпускают сотни миллионов штук.

Экспериментальные исследования, выполненные учеными Московского химико-технологического института имени Д. И. Менделеева и филиала Государственного института стекла в городе Гусь-Хрустальном (Владимирская область), показали, что вес бутылки можно уменьшить путем нанесения на поверхность нагретого стекла оксиднометаллических покрытий. Этот слой хорошо защищает и упрочняет стекло, поэтому донышко и стенки сосудов можно делать тоньше.

Облегченные таким образом бутылки появились на прилавках магазинов.

За счет экономии сырья от снижения массы изделия только один стекольный завод в городе Минеральные Воды (Ставропольский край) выпустил за год дополнительно около десяти миллионов бутылок самой ходовой емкости в 0,5 литра.

Но на этом работа не закончилась.

Вместе с учеными работники промышленности разрабатывают новый способ уменьшения веса стеклянной тары. Наряду с оксидно-металлическим покрытием предлагается наносить на поверхность стекла кремнийорганическую пленку. Это позволит дополнительно уменьшить толщину стенок, не снизив при этом их прочности. Каждая бутылка за счет новшества "похудеет" еще на 40-45 граммов.

Реки и спутники

Пойменные земли славятся высокими урожаями овощей и кормовых трав, а заливные луга служат прекрасными естественными пастбищами. Но весной эти угодья заливает паводок, что может нарушить графики полевых работ, перечеркнуть надежды на урожай.

Не меньше руководителей колхозов и совхозов весенние разливы рек волнуют речников и рыбников. Ведь нагул и нерест рыбы целиком зависят от масштаба и сроков разлива, они же определяют условия судоходства. Вот почему информация о будущем паводке ценится подчас не меньше, чем долгосрочный прогноз погоды. Однако получать эту информацию не просто.

Ее поставщиками в основном служат гидрометеостанции, сеть которых в ряде районов развита недостаточно.

В последние годы на помощь работникам гидрометеостанций пришли спутники. Однако и их "глаза" оказываются бессильными, когда Земля долго закрыта облаками или погружается в сумерки и ночной мрак. Вот если бы на спутнике были приборы, видящие в темноте и сквозь облака! На Земле такая аппаратура используется давно. Это радиолокаторы, обеспечивающие безопасность движения морских, речных и воздушных судов ночью и в тумане.

Аналогичным устройством оборудован и советский спутник "Космос-1500".

За сравнительно недолгий срок работы он успел зарекомендовать себя с самой лучшей стороны. Он не раз помогал выводить суда из ледовых ловушек в Арктическом бассейне, его радиолокационные снимки помогли ледоколу "Владивосток" вывести из ледового плена Антарктики дизель-электроход "Михаил Сомов".

В последнее время спутнику поручили новое для него дело - следить за разливами рек. И с этим заданием он справляется неплохо. На полученных с орбиты радиоизображениях отчетливо выделяются затопленные участки, а после обработки информации на ЭВМ можно с большой точностью определить их площадь, проследить за динамикой разлива, предсказать возможные последствия.

Если вам доводилось весной пролетать над Амуром около Хабаровска, вас обязательно должна была поразить бескрайность раскинувшихся под крылом самолета водных просторов. Из космоса грандиозный паводок выглядит скромнее. Зато с такой высоты в радиолокационный кадр вмещается вся область затопления. И в этом еще одно достоинство информации, получаемой со спутника "Космос-1500".

Спутник над океаном

"26 июля в 9.00 ледокол "Владивосток" подошел к последней ледовой перемычке перед "Михаилом Сомовым". В 11.00 околол его и взял под проводку". Эта радиограмма капитана "Владивостока" означала конец многомесячного плена дизель-электрохода "Михаил Сомов", затертого антарктическими льдами.

А предшествовал этому трудный подход ледокола, спешившего от берегов Родины на помощь попавшим в беду товарищам. Большую часть пути в южных широтах корабль шел в темноте полярной ночи. Но, несмотря на это, штурманская служба ледокола оперативно и регулярно получала крупномасштабные снимки окружающих судно антарктических морей. Их посылал из космоса экспериментальный советский спутник "Космос-1500", предназначенный для отработки методов дистанционных исследований океана и атмосферы. Установленному на его борту радиолокатору было все равно - день на земле или ночь,- спутник отлично видел и сквозь облака.

Хотя космический аппарат совершал испытательный полет, он уже не первый раз выполнял столь ответственное задание. Осенью 1983 года спутник помог вывести несколько судов из восточного сектора Арктики, где тогда сложилась тяжелая ледовая обстановка. Уже в то время выяснилось, что по радиолокационым снимкам из космоса можно определять многие характеристики ледового покрова. В кадре, записанном за один сеанс и охватывающем район с площадью 470 на 2500 километров, различались молодые и старые льды, каналы и разводья в них, полыньи и прогалины, фиксировались отдельные айсберги.

Однако этим возможности "Космоса1500" не исчерпываются. Он может передавать телевизионные изображения земной поверхности, собирать данные с разбросанных по всему Мировому океану автоматических буев, одновременно определяя их координаты, измерять скорость и направление дрейфа ледовых полей.

Экспериментальный этап использования космической техники для зондирования океана начался в нашей стране в 1979 году запуском специальных океанографических спутников "Космос1076" и "Космос-1151". Результаты, полученные в тех полетах, позволили усовершенствовать аппаратуру. С учетом этих рекомендаций и был создан спутник "Космос-1500".

Отопление для аквалангиста

Подводные работы в приполярных водах требуют от водолаза большой выносливости и крепкой закалки. Даже при использовании теплых гидрокостюмов низкая температура препятствует длительному пребыванию под водой, сковывает действия водолаза, особенно движения пальцев.

Английские инженеры разработали специальные обогревательные мешочки, предназначенные для аквалангистов, работающих в холодной морской воде. Внешне такой мешочек похож на пакетик для заваривания чая в стакане.

Внутри его находится 10 граммов смеси стружек магния и железа. Под действием соленой воды начинается реакция, при которой выделяется тепло. Грелка работает один час и выделяет за это время около 4,5 тысячи калорий тепла.

Число таких грелок, которое должен взять с собой подводник, зависит от температуры воды и продолжительности погружения.

Новые виды морского транспорта

Резкое ускорение научно-технического прогресса повлекло за собой широкое освоение ресурсов Мирового океана. Достаточно сказать, что в 1982 году почти треть мировой добычи нефти дали морские нефтепромыслы.

А к началу XXI века доля "морской"

нефти в общемировой добыче должна возрасти до 50 процентов.

Транспортная инфраструктура экономики Мирового океана базируется в основном на морском флоте, хотя в последнее время повысилась роль авиации, трубопроводов, мостов и подводных туннелей. В дальнейшем роль этих "неморских" видов транспорта значительно возрастет, в частности благодаря трубопроводам. Уже к концу 1985 года общая протяженность подводных трубопроводов достигла почти 30 тысяч километров. Предполагается, что по подводным трубопроводам пойдут не только нефть и газ, но и уголь, железная руда и другие грузы.

Но наиболее перспективным видом транспорта Мирового океана являются... дирижабли. Их внедрение обеспечит непрерывность грузоперевозок и уменьшит перевалку грузов с одного вида транспорта на другой. Дирижабли возьмут на себя и значительную долю пассажирских перевозок. Уже в самом ближайшем будущем планируется организовать пассажирские рейсы по маршруту Лондон Париж. Это расстояние дирижабль будет пролетать за 2,5 часа, а стоимость билетов на него будет ниже, чем на самолет.

В туризм дирижабли вторгаются уже сейчас. В 1983 году, например, греческие компании купили у англичан три дирижабля (один на 12, два по 20 мест)

для воздушных путешествий туристов в самые отдаленные уголки древней Эллады.

Перспективы развития традиционного морского транспорта связываются с промышленной добычей в океане полезных ископаемых, производством на месте различной продукции и вывозом промышленного сырья, добытого в море. Хотя в обслуживании нефтепромыслов не менее значительное место займут вертолеты и дирижабли.

Возвращение гребного колеса

Московский инженер-кораблестроитель Федор Михайлов предложил в качестве движителя гребное колесо.

Пароходы с гребными колесами появились на реках в начале XIX века. Имея приличную тягу на речных магистралях, при выходе в открытое море и на большой волне они были не способны выдерживать заданный ход. На смену колесам пришли винты. Появление мощных быстроходных двигателей внутреннего сгорания в сочетании с гребными винтами резко повысило скорость и тоннаж всех классов судов.

Чем же объясняется предложение вернуться к гребному колесу?

- Существует прямая зависимость:

чем выше скорость хода судна, тем большую массу воды должен отбросить движитель,- говорит Ф. Михайлов.- Поэтому на мелководных реках гребной винт не может проявить свои преимущества. Несмотря на форсирование числа оборотов, коэффициент полезного действия винта не превышает 40-50 процентов. Таким образом, половина мощности двигателя теряется впустую, происходит внушительный пережог горючего. Кроме того, винт присасывает легкоподвижный грунт речного дна, способен посадить судно на мель. А водометный движитель разрушает шельф - береговую полосу реки.

Этих отрицательных сторон лишено гребное колесо.

Ученые Горьковского и Новосибирского институтов инженеров водного транспорта успешно провели испытания моделей судов с гребными колесами новой конструкции. Вывод исследователей был однозначным, предложенные конструкции движителей вполне отвечают поставленной цели.

Старые гребные колеса-громадины диаметром более четырех метров были оснащены десятком гребных лопаток.

Совершая до сорока оборотов в минуту, они позволяли на реках развивать скорость до двадцати километров в час.

Диаметр новых образцов колес в два раза меньше. Они имеют две или четыре лопасти, каждая из которых направляется под углом, обеспечивающим безударный вход в воду. Новый движитель имеет КПД до семидесяти процентов и повышенную частоту оборотов от 80 до 150 в минуту и позволяет развивать скорость хода судна до 35-40 километров в час.

Суда с новыми движителями будут экономичными буксирами для барж, особенно на мелководных реках. Расчеты специалистов показывают, что при массовом использовании таких буксиров годовая экономия лишь по рациональному расходу топлива может составить до ста миллионов рублей.

Якорь примерзает ко дну

Не сосчитать, сколько якорей придумали для судов, начиная от камня, привязанного к веревке, и кончая многотонными коваными конструкциями с мощными поворотными лапами. А теперь корабелы могут вписать в свой актив новый вид якоря - холодильник.

Это плита с холодильным агрегатом, получающим питание по кабелю с судна. Плиту опускают на дно, включают ток - и через минуту она примерзает ко дну. Хорошо ли держит такой якорь?

Вот расчеты: плита в два квадратных метра через минуту после включения тока сцепится с дном с усилием 200 тонн, а через 10 минут с усилием тысяча тонн. Вполне хватит, чтобы удержать тяжелое судно на месте. А отцепить якорь проще простого: подают питание на тепловыделяющие элементы, и плита оттаивает за минуту-другую.

Из мифа - в жизнь

В одном греческом мифе говорилось о скале в море, которая притягивала все железное. Когда суда появлялись в зоне действия той скалы, они неудержимо стремились к ней или рассыпались и тонули, если железные гвозди и крепления вырывались из своих мест страшной силой притяжения.

Словно вспомнив это сказание, инженеры Центрального технико-конструкторского бюро Министерства речного флота РСФСР создали электромагнитную систему, которая притягивает к причалу судно и надежно удерживает его в пришвартованном состоянии. Для включения электромагнитов необходим ток напряжением всего 24 вольта.

Изготовили "автоматический швартовщик" специалисты служб Московского речного пароходства.

Трудные мили "Селены"

В живописной бухте у причала туристского центра имени Эрнеста Хемингуэя на Кубе успешно завершилась 115- дневная одиссея болгарского мореплавателя-одиночки Димитра Иванова.

Об этом плавании 47-летний инженер-дизайнер с Ботевградского химического комбината мечтал еще с юношеских лет. Живет он в небольшом "сухопутном" селе Трудовец близ Ботевграда, за сотни километров от настоящего моря, но кто не мечтает о дальних странствиях за тридевять земель!

Десять лет упорнейшего труда потребовалось Димитру, чтобы воплотить свою сокровенную мечту в быль. Десять лет строил он своими руками яхту, названную им "Селена". Невзирая на понятные трудности, вся семья - а у него жена и двое детей - дружно поддерживала Димитра в этой работе, которой отдавалась каждая минута свободного времени. Зато судно получилось прочным, добротным.

Корпус яхты сделан полностью из дуба. Много времени ушло на изготовление семи тысяч медных гвоздей, а также на сбор свинца из отслуживших свой срок аккумуляторов, чтобы утяжелить киль. Длина судна составила 10,35 метра, ширина-3,35 метра, осадка-1,7 метра, вес-7 тонн.

На Черном море "Селена" показала высокие мореходные качества, укрепив веру Иванова в осуществление более сложного и дальнего морского путешествия. А такое путешествие уже было запланировано - на расстояние примерно десять тысяч километров по маршруту Бургас-Мальта-Гибралтар-Канарские острова-Куба. Оставалось лишь тщательно к нему подготовиться, тем более что оно выходило за рамки традиционного плавания одиночки через океан. Дело в том, что сам же Иванов изобрел и уже запатентовал портативный опреснитель морской воды, приводимый в действие солнечной энергией. Национальный океанографический комитет разработал и утвердил для мореплавателя специальную программу под названием "Гелиос". Поставленная цель - испытать в реальных условиях новый аппарат, который мог бы стать надежным средством выживания людей, попавших в бедствие.

"Селена" снялась с якоря, подняла паруса и вышла из Бургаса к проливу Босфор. На ее борту были двое - Димитр Иванов и его земляк, опытный 62-летний яхтсмен Григор Григоров, который должен был помочь преодолеть отрезок пути до Гибралтарского пролива. Движение кораблей в Средиземном море всегда настолько интенсивное, что почти .невозможно плыть в одиночку, круглосуточно находясь у руля,- не избежать столкновения с каким-либо встречным судном. На многие дни установился штиль, и яхта вынуждена была лавировать между европейским и африканским берегами. Почти два месяца продолжался переход от Болгарии до испанского порта Альхесирас. Там произошло радостное событие: встреча с другим болгарским мореплавателем Николаем Джамбазовым, который, обогнув мыс Горн, завершил кругосветное плавание на яхте "Тангра" и возвращался к родным берегам.

В Альхесирасе Иванов распрощался со своим спутником, чтобы плыть одному дальше к конечной цели. Он вышел в океан с опорожненными баками для питьевой воды. Начался научный эксперимент с двумя опреснителями собственной конструкции, способными давать ежесуточно около пяти литров пресной воды. Приближался сезон циклонов, драгоценное время было упущено в Средиземноморье, и Иванов решил не отклоняться, как предусматривалось по первоначальному графику, на юг с заходом на Канарские острова, а плыть прямым курсом на Гавану.

Весь безостановочный переход через Атлантику продолжался 55 дней. По словам самого мореплавателя, его одиночество скрашивали регулярные сеансы связи с ботевградскими радиолюбителями. Лишь дважды встречались корабли. Когда яхта уже пересекла тропик Рака, удалось за одни сутки преодолеть сразу 152 мили. Это очень хорошее достижение, если учесть, что яхта из дуба намного тяжелее современных спортивных судов такого класса с пластмассовым корпусом. Зачастую море вокруг буквально "кипело" от рыбы, но мореходу оставалось лишь любоваться ею - не было рыбацкого опыта. Питаться приходилось одними консервами, вот почему к концу путешествия Димитр похудел на двенадцать килограммов!

С погодой в Атлантике ему сначала везло. Яхта попала только в один сильный шторм, который, к счастью, не причинил ей вреда. Труднее обстояло дело со сном - приходилось постоянно быть начеку, а значит, спать не больше двух часов в сутки.

Неприятности возникли во время прохождения Багамских островов, уже на подходе к Кубе. Налетел хоть и непродолжительный, но сильный циклон.

Ветер сорвал антенну, а запутавшиеся в вентиляторе канаты вывели из строя один из опреснителей, которые прекрасно зарекомендовали себя на всем пути. Когда "Селена" подходила к Гаване, у Димитра имелся в запасе лишь один литр питьевой воды...

Здравствуй, воздушный винт!

Изобретенный еще Архимедом, прослуживший человеку две с лишним тысячи лет на суше и в воде, винт, или, точнее, пропеллер, поднял в начале нашего века первый самолет в воздух.

Без малого четыре десятилетия воздушный винт господствовал в авиации, пока не наступила эра реактивных турбин. Сравнительно легкие и мощные, они позволили преодолевать тысячекилометровые расстояния с сотнями пассажиров на борту.

Но за эти неоспоримые преимущества приходилось расплачиваться большим расходом топлива - турбореактивная авиация интенсивно потребляла его. Чтобы уменьшить эту ненасытность, в 60-е годы были созданы более экономичные и менее шумные двухконтурные турбореактивные двигатели, развитие и совершенствование которых непрерывно продолжается.

Именно такие газотурбинные силовые агрегаты установлены на большинстве современных воздушных кораблей Аэрофлота. Последняя новинка - гигант Ан-124 также оснащен двигателями этого типа.

А что же винтовая авиация, была ли она вытеснена и позабыта? Нет, она всегда продолжала оставаться в небе. Во второй половине пятидесятых годов были созданы силовые установки с турбовинтовыми двигателями для пассажирских самолетов Ил-18 и Ан-24, грузовика Ан-22 и других. Однако эти экономичные машины не могли достичь таких высоких скоростей, как турбореактивная авиация, а их повышенный шум вызывал нарекания пассажиров.

В 70-е годы рост цен на топливо стимулировал работы по созданию качественно новых силовых установок, существенно превосходящих по своей экономичности нынешние двухконтурные турбореактивные двигатели. Снова пришлось вспомнить про высокоэкономичный винтовой движитель, но возвратиться к нему уже на новом техническом уровне.

Усилиями ученых и конструкторов родился многолопастный воздушный винт, который изменил свой привычный облик. Он стал теперь похож на ромашку с широкими, отогнутыми на концах "лепестками".

Такой винт, получивший название винтовентилятор, в сочетании с современной газовой турбиной снижает расход топлива на 20-30 процентов по сравнению с существующими авиационными двигателями. Он позволит летать на скоростях 800-900 километров в час, обеспечивая необходимый комфорт для пилотов и пассажиров.

Крылатая лаборатория Ан-32 дала возможность испытать в реальных условиях полета видоизменившийся движитель. Самолет только что вернулся из очередного испытательного полета.

Первые впечатления пилотов:

- Никаких затруднений в полете не возникло. Винтовентилятор работает безотказно, выполняет все предусмотренные функции. На земле тянет даже лучше серийного винта, значит, еще меньше потребуется для машины разбег. Шума и вибрации от него значительно меньше, чем от обычного воздушного винта...

Для силовых установок большей мощности разработчиками, например, принята так называемая соосная схема, когда на одном валу находятся как бы два винтовентилятора с противоположным направлением вращения. Такое решение, кроме уменьшения диаметра и устранения реактивного крутящего момента на крыле, дает еще дополнительную экономию топлива.

Из-за большого количества лопастей, сложной формы с саблевидным отгибом и тонкого профиля оказалось невозможным воплотить изделие в традиционном алюминиевом сплаве. Выручили композиционные материалы - армированные пластики на основе стеклянных, угольных, органических волокон.

Среди экспонатов аэрокосмического салона в Париже внимание зарубежных специалистов привлек первый полноразмерный соосный винтовентилятор, демонстрировавшийся в советском павильоне.

Все расценили его появление на международном смотре новинок как верный признак того, что в недалеком будущем пассажирские и транспортные самолеты мы увидим с винтовентиляторными двигателями. А пока конструкторы и ученые продолжают работать, чтобы к началу серийного производства решить все стоящие перед ними проблемы.

Дирижабли нового поколения

Гигантские грузовые дискообразные дирижабли проектируются в Московском авиационном институте. Дискообразная форма придает аппарату дополнительную аэродинамическую подъемную силу. Дирижабль, наполненный горячим воздухом, с внешним диаметром около 150 метров, будет иметь грузоподъемность 300 тонн, дальность полета 4 тысячи километров.

Скорость 150 километров в час.

В центральной части дирижабля разместится платформа, которую на тросах можно опустить на землю,так что он сможет производить погрузку и выгрузку, не совершая посадки. Силовая установка гигантского дирижабля будет примерно такой же, как у советского пассажирского самолета Ту-114,-четыре турбовинтовых двигателя, работающих на керосине или сжиженном природном газе, но расход топлива будет в 4-5 раз меньше, чем у самолета.

Электропаровоз

Однажды инженер из уральского города Краснотурьинска Г. "опытов нагрел в стакане алюминатный раствор (алюминаты-это соли алюминиевой кислоты). Когда температура поднялась, стакан вдруг заерзал по электроплитке, словно что-то толкало его изнутри. Заглянув в стакан, инженер увидел, что из осадка на дне то там, то тут вырывались пары, толкавшие стакан, словно маленькие реактивные двигатели. Энергия пара напрямую переходила в механическую, и не нужны были ни поршни, ни цилиндры. Но какую пользу из этого явления можно извлечь? Паровоз вроде уже изобретен, пароход - тоже...

На столе-тележка на четырехКолесиках с торчащей вверх трубой. Она похожа на паровоз отца и сына Черепановых. За тележкой тянется к прерывателю тока электрический шнур. Щелкает выключатель, и "паровозик" трогается в путь, правда, задом наперед.

Иногда даже брызги воды вырываются, словно пар из трубы. Если бы корпус тележки был прозрачным, были бы видны установленные в хвосте машины электроды, между которыми каждую четверть секунды проскакивает электрический разряд. После разряда в воде, которой заполнен корпус тележки, возникает воздушный пузырь, такой, как при нагревании на плитке. Воздух отбрасывает воду в трубу, а реактивная сила толкает машину. Вода же ударяется в отбойную плиту, установленную в конце трубы, и откатывается обратно в корпус. Теперь реактивная сила по всем правилам механики должна направить тележку вспять, но этого не бывает, поскольку на оси установлен храповичок, позволяющий колесам катиться только в одном направлении. Четыре импульса в секунду толкают электропаровоз.

Чтобы изменить направление движения, достаточно перекинуть храповичок, как это делается, например, в винтовых автомобильных домкратах.

А где можно применить необычный двигатель? Скорость даже этой маленькой модели - полметра в секунду, то есть вполне достаточная, чтобы протаскивать через трубу, скажем, ультразвуковой дефектоскоп или окрасочный агрегат. Двигатель можно сделать таким маленьким, что он сможет протягивать электрические провода через трубы диаметром 50-60 миллиметров, например при монтаже или ремонте электрических проводок в стенах домов.

В более крупном исполнении может получиться, например, экологически чистый двигатель для внутрицехового транспорта.

100 миллилитров на 100 километров

Рекорд топливной экономичности установлен на легкой трехколесной мотоколяске во время состоявшихся в Сиднее соревнований. Легкая алюминиевая обтекаемая сигарообразная мотоколяска с двигателем рабочим объемом 13 кубических сантиметров, в которой водитель находится в лежачем положении, на одном галлоне бензина прошла 2948 миль. То есть на 100 километров пути ей потребовалось менее 100 миллилитров горючего.

Современному автомобилю, даже такому экономичному, как "Жигули", все-таки требуется на сто километров пути более семи литров бензина. Конструкторы всего мира стремятся уменьшить расход горючего.

Автомобильный мотор с микропроцессором

В Научно-исследовательском и экспериментальном институте автомобильного электрооборудования и автоприборов (Москва) разработана микропроцессорная система управления двигателями внутреннего сгорания легковых автомобилей ГАЗ, ВАЗ, АЗЛК и ЗАЗ.

Использование этой системы позволяет экономить примерно 7 процентов бензина по сравнению с его расходом в обычных условиях, облегчает пуск холодного двигателя и снижает токсичность выхлопных газов.

Объект контроля - бодрость машиниста

Машиниста локомотива хвалят, когда поезд идет без резких толчков, равномерно постукивая колесными парами на стыках рельсов. Однако такое плавное движение таит для человека опасность: от монотонности дороги он может утомиться и задремать.

Поскольку даже преддремотное состояние человека, управляющего локомотивом, чревато серьезными происшествиями, создаются различные системы слежения за его самочувствием. Наибольшее распространение сейчас получила система с "рукояткой бдительности": машинист во время работы должен определенным образом нажимать эту рукоятку. Существенный недостаток- такого контроля в том, что иногда человек и в глубоком сне может рефлекторно выполнять запрограммированное в мозгу действие.

Группе советских ученых удалось разработать принципиально новый по принципу действия прибор для непрерывного объективного контроля психофизиологического состояния машиниста и предупреждения чрезвычайных происшествий.

В отличие от других известных средств того же назначения конструкторами было предложено контролировать состояние человека, анализируя специфические изменения электрического сопротивления кожи (ЭСК) на его руке.

Существует два вида колебаний ЭСК человека: медленные и быстрые. Первые называются "тоническая составляющая", вторые - "фазическая составляющая".

С развитием дремотного состояния быстрые колебания ЭСК начинают изменяться: уменьшается их амплитуда.

Резкое же ухудшение состояния отражается на тонической составляющей.

Машинист, приступая к работе, надевает на любые два пальца руки металлические колечки - датчики. Прибор сразу же самонастраивается и начинает непрерывный анализ тонической и фазической составляющих. Если намечается тенденция к затуханию последней, раздается резкий звуковой сигнал в кабине локомотива. Машинист должен нажать кнопку, отключающую сирену, и выполнить некоторые другие действия, которые восстановят бодрость. На это "отпускаются" считанные секунды.

Невыполнение программы в срок влечет автоматическое экстренное торможение поезда.

Третья гусеница трактора

Дорожные условия подчас бывают столь тяжелыми, что даже гусеничные машины-тракторы, тягачи-вязнут и вообще теряют проходимость. При движении такой машины по снегу до 15 процентов силы тяги расходуется на срез его слоя днищем корпуса, а на торфяных участках на срез грунта расходуется до 40-50 процентов развиваемой мощности.

Одно из напрашивающихся решений проблемы - установить большее число гусениц. Но при этом увеличатся габариты машины, и, кроме того, при благоприятных дорожных условиях дополнительные гусеницы окажутся ненужными, они будут ухудшать техникоэкономические характеристики машины, в частности возрастет расход топлива.

Во Всесоюзном научно-исследовательском институте по строительству магистральных трубопроводов (Москва) предложили оснастить транспортное средство дополнительной гусеницей, разместив ее между основными и сделав подъемной.

При езде по твердым грунтам дополнительная гусеница не нужна и поэтому находится в поднятом, верхнем, положении, а при движении в условиях глубокого снега и заболоченной местности она с помощью силовых гидроцилиндров опускается на грунт. Когда участок с тяжелыми дорожными условиями пройден, гусеница поднимается в крайнее верхнее положение, образуя необходимый дорожный просвет для движения по дорогам. Крутящий момент дополнительной гусенице передается от поперечного вала привода основных гусениц через поворотные редукторы. Это решение признано изобретением, и на него выдано авторское свидетельство.

Существенно, что дополнительная гусеница не снижает маневренности машины при поворотах. Более того, так как она тоже ведущая, то увеличивает общую силу тяги, что позволяет уменьшить радиус поворота при движении по заболоченной местности (по сравнению с двухгусеничной машиной).

Эффективность изобретения проверялась на тракторе ЛХТ-100Б Онежского тракторного завода. На машине установили дополнительную гусеницу шириной 0,8 метра, что позволило снизить среднее удельное давление трактора на грунт в 1,5 раза.

Без тракториста

По полю друг за другом идут два трактора. В переднем за рулем сидит механизатор, кабина заднего пуста. Но если подойти поближе, можно увидеть натянутый между тракторами тонкий проводок. Идущий впереди словно ведет за собой пустую машину - непонятно только, почему такой тонкий трос не рвется?

Оказывается, это не трос, а кабель, по которому передаются команды с машины-лидера на трактор-дублер. На них установлен комплекс управляющей аппаратуры для группового вождения. Тракторист управляет первой машиной, а синхронное движение второй обеспечивает электронно-механический координатор. Прибор, в частности, регулирует и натяжение кабельструны, так что "Кировцы" не могут разорвать ее даже при сложных маневрах. Автоматика работает настолько надежно, что механизатор может и не оглядываться на ведомый трактор.

Комплекс разработан специалистами ПО "Кировский завод", московскими и ростовскими инженерами. Аппаратура конструктивно проста, выполнена на серийных узлах и элементах, легко устанавливается и демонтируется. Три тандема тракторов проверялись на полях Ростовской области. Испытания показали: использование комплекса на полевых работах повышает производительность труда механизатора в 1,6-1,9 раза, а качество обработки почвы отвечает агротехническим требованиям.

Борозд не будет

Действительно, их не будет, если пахать плугом, разработанным в Московском институте инженеров сельскохозяйственного производства. Этот плуг аккуратно поднимает пласт земли, переворачивает и укладывает вниз дерном в образовавшуюся борозду. По мнению специалистов, так пахать лучше да и легче: трактор с таким плугом расходует на 40 процентов меньше топлива, чем с обычным.

Спираль обрабатывает почву

Спираль - это форма "вечная".

Спирали есть в мясорубках, в токарных станках, в подъемных механизмах, домкратах. Это все технические примеры, но широко распространены спирали и в живом мире. Вспомните усик винограда или хоботок бабочки, в микромире есть спиральные клетки, спиральные "двигатели" толкают некоторые микроорганизмы, они словно винты вкручиваются в жидкость и двигают вперед инфузорий и других одноклеточных. Словом, всех способностей спиралей не перечесть...

Специалистами разработан новый агрегат для обработки почвы. В основе его-спирали. Они не только вспашут землю, но и взрыхлят ее, да так, как с этой работой не справится ни один культиватор. Установка разработана в Московском институте инженеров сельскохозяйственного производства.

Ротор вместо косы

Очень неудобно и утомительно махать косой, стоя на косогоре. А ведь таких откосов очень много: мелиоративные каналы занимают в стране около двух процентов земляных угодий.

И это не столь уж малый источник получения зеленых кормов.

Серийно выпускаемые косилки для окашивания каналов и дамб всей проблемы не решают: они рассчитаны на каналы глубиной только до двух метров.

В Литовском НИИ гидротехники и мелиорации разработана новая косилка. У нее роторный режущий аппарат, который позволяет увеличить рабочие скорости трактора и срезает кустарники и травы любой густоты.

Косилкой можно окашивать и откосы дамб. При этом трактор движется как по верхней, так и по нижней части дамбы. Режущий аппарат из транспортного в рабочее положение и обратно переводится при помощи оригинального навесного устройства.

Плотины из воздуха

Малые реки имеют совсем не малую нагрузку. Они и поят, и поливают, и радуют, несут свои волны большим рекам и определяют их водный режим. И собой они неплохи, эти малые речки, и невозможно представить себе без них родные места. Загрязненными, заболоченными, обмелевшими они быть не должны. Обращаться с ними нужно особенно бережно, мягко. Оказывается, для малых рек (которых, кстати, очень даже немало, только в Российской Федерации их 126 тысяч) плотину можно приобрести в готовом виде - ее вам и свернут и завернут, представьте только оплаченный чек. Потому что плотина эта мягкая, и сделана она из полимерных материалов.

Конструируют и исследуют мягкие гидросооружения в новочеркасском Южном научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации.

Полимерную плотину не только легко поставить - на это уходит всего день-два,- но и снять. В течение оросительного сезона ее можно переставлять с места на место, в зависимости от поступления воды в русло реки.

Ведь в одном месте впадают многоводные ручьи, а в другом они пересохли. Можно переставлять плотины и в зависимости от места основного полива. То есть эти мобильные легкие плотины позволяют регулировать сток речек, не забирать у них неоправданно много, восстанавливать израсходованное. К тому же сама установка готовой легкой плотины не наносит особого вреда берегам. А уж если говорить о покупателях, то обойдется она им куда дешевле, чем земляная или железобетонная.

Прижиться на новом месте плотина может, конечно, при определенных условиях. Участок реки должен быть, по возможности, прямой, берега ровными, невысокими, не слишком крутыми.

Не доверяя вкусу

На вкус не всегда легко определить, много ли в пище соли, особенно в изысканных блюдах японской кулинарии, где вкус соли часто маскируется другими приправами. В помощь тем, кому врачи предписали ограничить потребление соли, японская компания

"Токио Санкио" выпустила "датчик соли". Нижний его конец снабжен щупом, который надо опустить в пищу.

При нажатии кнопки на циферблате показывается степень солености.

Шкала прибора имеет десять градаций

Черная соль

Среди коренного населения Костромской области до сегодняшнего дня бытует странный обычай - изготовление и употребление в пищу так называемой черной соли.

Для ее приготовления берут соль крупного помола, добавляют замоченный в воде ржаной хлеб, все перемешивают, заворачивают в тряпицу, перевязывают ниткой и кладут в русскую печь или в костер на горящие дрова. После того как масса обуглится, ее толкут и просеивают. Этой солью посыпают продукты перед едой.

Смысл этого обычая местные жители объяснить не могут, говорят: "Так исстари повелось", но считают, что с такой солью еда вкуснее, чем с белой.

Но, как известно, кулинарные рецепты и приемы не случайны, не произвольны, они складываются в результате многовековой эволюции, под влиянием природных, исторических и социальных факторов.

Какими же свойствами обладает черная соль в отличие от белой?

Во-первых, черная соль не отсыревает. Этому способствует 6-8-процентное содержание углерода в ней в виде мёлкопористого угля. Современные кулинары кладут в соль крахмал или рис, чтобы соль не сырела.

Во-вторых, после пережигания с хлебом крупная соль становится рассыпчатой и мелкокристаллической. Крупной солью (а другой в крестьянском быту раньше не было) сдабривать пищу неудобно.

Обычная соль, как известно,- это хлористый натрий с небольшой примесью минеральных веществ непостоянного состава. Анализы и расчеты показали, что растворимая часть черной соли содержит 94 процента хлористого натрия и около 5-6 процентов золы от хлеба. Зола эта обогащает соль такими жизненно важными веществами, как соединения йода, калия, кальция, меди, цинка и др.

Сахар-конкурент

Новый пищевой продукт появился в магазинах Приморья - желтый сахар.

Он изготовляется по технологии, разработанной инженерами предприятия в содружестве с научными сотрудниками отдела физиологии и фармакологии Института биологии моря.

До недавнего времени считалось, что чем белее сахар, то есть чем выше степень рафинации, тем он лучше. А оказалось, что полезнее для организма человека сахар желтый - это доказано многолетними исследованиями ученых, в частности Дальневосточного научного центра Академии наук СССР. Такой сахар обладает антисклеротическим действием, не способствует развитию кариеса, обладает и другими полезными свойствами.

Чешуйчатый лед

Он больше похож на пластинки слюды, чем на лед. Его отличительные свойства в том, что хотя он и тает при положительной температуре окружающего воздуха, но очень медленно, а чешуйки никогда не слипаются между собой. Именно эти характеристики делают чешуйчатый лед незаменимым материалом для сохранения в торговых .залах магазинов товарного вида свежеохлажденных мясных и рыбных продуктов.

Советские конструкторы создали генератор чешуйчатого льда из морской и пресной воды. Основная деталь генератора - полый металлический цилиндр с зеркальной .поверхностью, внутри которого циркулирует хладагент. Поокружности цилиндра движутся форсунки, подающие на его поверхность тонкий слой воды. Она моментально застывает, превращаясь в чешуйчатый слой льда,- его срезает фреза, движущаяся следом за распылителями воды.

Электронный помощник редактора

С зарождением письменности люди всегда писали чем-то и на чем-то: палочками по глиняным табличкам, навощенным дощечкам, перьями по пергаменту, папирусу, бумаге и т. д. вплоть до нынешних способов письма и печати. И вот речь идет, в сущности, о внутренне противоречивом понятии "безбумажная печать" /печать - на чем?/. Впрочем, прогресс, не раз и не два заставлял нас отказываться от достигнутого и осваивать новое.

Пока что до безбумажной печати далеко, но уже сейчас разрабатываются и внедряются системы, получившие название "электронный редактор текста" /или текстопроцессор/.

Он позволяет автоматизировать многие операции, связанные с редакторской подготовкой текста, в частности те из них, которые при работе с пишущей машинкой выполняются, как правило, вручную.

Электронный редактор текста /ЭРТ/ - это, образно говоря, "гибрид" пишущей машинки и ЭВМ. Последняя играет тройную роль: она реализует программу обработки текста, сохраняет в своей памяти печатаемый или редактируемый текст и переводит его в долговременную память после обработки. ЭРТ оснащен клавиатурой пишущей машинки, но дополненной рядом клавиш, позволяющими управлять текстопроцессорными операциями; дисплеем, на экране которого по ходу работы воспроизводится редактируемая статья или документ; принтером, автоматически, со скоростью страница в минуту, печатающим текст на перфорированной бумажной ленте.

Основой ЭРТ может служить мощный компьютер общего назначения, способный "между делом" обеспечивать текстопроцессорные операции, то есть, скажем, обработку текстов для целого учреждения машбюро. Эту же систему можно реализовать с помощью специализированной микро-ЭВМ, предназначенной исключительно для выполнения текстопроцессорных операций: такие машины невелики по своей мощности, но чрезвычайно удобны для индивидуальной работы.

Однако же пора рассмотреть ЭРТ в действии. Включаем его - и сразу же обратим внимание на движущуюся по экранной строке световую черту вроде тире. В каждый данный момент она находится в той точке экрана, где по ходу работы должна появиться очередная буква, и с каждым нажатием клавиш перемещается слева направо.

Это курсор - обязательный элемент всех текстопроцессорных операций.

Вот, например, в тексте сделана опечатка. Заметив это, оператор тут же нажимает соответствующую клавишу, возвращающую курсор назад, тот занимает место ошибочно набранной буквы, тем самым убирая ее с экрана и из памяти машины,- и работа с текстом продолжается. Другие контрольные клавиши ЭРТ возвращают курсор на последнее набранное слово, строку, предложение, абзац. Уже здесь ЭРТ демонстрирует свое абсолютное превосходство перед пишущей машинкой: работая с курсором, можно сколько угодно раз выправлять - и все набело! - некачественные фрагменты текста. Никаких черновиков!

Ну а если ошибка замечена уже в готовом тексте? В этом случае курсор возвращается на место ошибочно набранного знака или первой буквы неверно набранного слова, последовательно стирает их, после чего на освободившееся место впечатывается новый текст. Допустим, по числу знаков он превышает старый вариант - тогда машина автоматически сдвинет весь последующий текст, какого бы объема он ни был; при этом на экране меняется вся его композиция.

В процессе работы оператор ЭРТ может прибегать к чрезвычайно удобной возможности - автоматической "вырезке" и "вклейке". Выглядит это так.

Нажатием нескольких контрольных клавиш оператор выделяет курсором соответствующий фрагмент текста и переводит его в так называемую буферную память машины - сектор машинной памяти для временного хранения текста. После этого машине дается команда перекомпоновать текст, заполнив пространство, оставшееся от убранного фрагмента. Затем курсором определяется то место, куда нужно вставить вырезанный кусок. Команда машине - и фрагмент с точностью до единой буквы и знака препинания автоматически переносится из буферной памяти на новое место, после чего текст снова перестраивается.

В некоторых текстопроцессорных системах имеется несколько "буферов", позволяющих более свободно работать с текстом вплоть до автоматического переноса в него фрагментов, цитат и статистических данных из других электронных систем.

Способность ЭРТ автоматически перекомпоновывать текст позволяет изменять формат уже готового текста, увеличивать или уменьшать в нем интервалы между словами и строками, вносить те или иные изменения.

Но вот текст готов окончательно.

Остальное - дело принтера, выдающего его бездефектную копию на бумаге. А сам текст можно сколь угодно долго хранить в памяти машины на случай, если потребуется его доработка или дополнительное тиражирование.

Со временем ЭРТ найдут самое широкое применение в издательском деле. Уже сейчас во многих типографиях внедряются электронные системы набора, технологически близкие к текстопроцессорным. Поэтому подготовленный и "отшлифованный" с помощью ЭРТ текст можно будет передавать непосредственно в типографию, исключив тем самым весьма трудоемкие стадии перепечаток, версток, корректур.

Что же касается подготовки печатной продукции служебного назначения, то здесь наиболее удобной оказывается следующая цепочка: ЭРТ - принтер ксерокопировальная машина.

АВТОРЫ

Адаменко В., Алекперов У., Аничкин А., Ата-Мурадова Ф., Баландин Р., Барашенков В., Беликов В., Белкания Г., Бородинов К., Бушуев А., Быкова М., Велихов Е., Веснянкин Л., Вольнов В., Вонсовский С., Вострухин В., Вугин Е., Гапонюк П., Геодакян В., Городницкии А., Готовцев П., Григорьев В., Губин И., Гуляев Ю., Данилов А., Дарцмелия В., Даян Л., Демченко И., Дзюзер В., Дмитриев А., Долгошеин Б., Ельмаков А., Ермолов А., Ефанова В., Жданов М., Житник И., Журавлева Т., Заиков Г., Ивченко Л., ИзюмоваМ., Калиновский А., Клименко Л., Ковалев Н., Ковальчук Л., Колесников Ю., Копецкий Ч., Костинский Ю., Ляхович В., Макаров В., Малиничев Г., Малиновский Н., Мандельштам С., Маркин В., Марков Ю., Маценко Г., Метлицкий Л., Мигов Ю., Миронов В., Моисеев Н., Мосин И., Наумов Д., Неговский В., Никольская Э., Никуличев Ю., Озерецковская О., Павлов Л., Патыко Д., Петров В., Петров Н., Петров Р., Петухов В., Пичугин А., Погребной Ф., Прохоров Б., Пустильник С., Родиков В., Росселевич И., Рувинский А., Ряженцев Ю., Сагдеев Р., Садков Ю., Саришвили Н., Семенов Л., Сидоров М., Сицко Ю., Соломатина Э., Стрелков Ю., Тимофеев Н., Тиндо И., Томирдиаро С., Урнов А., Фролов Ю., Хайкин Л., Цюрупа П., Чернышев М., Чирков Ю., Шария В., Шестопалов В., Шушанский Н., Юдасин Л., Яншин А., Ясаманов Н.

Content

Автор неизвестен
Эврика-87