Текст книги "Энциклопедия удивительных фактов"

Странствие солнечной системы

В стремлении человека вырваться на космические просторы виновато далеко не праздное любопытство. Скорее, это записанное где-то на генном уровне желание вернуться домой. Потому что организм человека состоит из звездной пыли и базовых элементов, которые возникли в 3 ключевых периодах образования Вселенной: водород появился через доли секунды после Большого взрыва, формирование кислорода, азота, кальция, фосфата связывают с этапом образования планет, а цинк, медь, никель, кобальт, свинец, молибден – с процессом образования ядер в центре звезд. Во Вселенной больше нет иных источников тяжелых металлов. Так что, когда где-то умирает звезда, на Земле, возможно, рождается человек. Неудивительно, что его влечет в космическое путешествие.

Самое любопытное, что мы фактически никогда и не прекращали странствовать среди звезд. Солнечная система летает вокруг центра галактики Млечный Путь, и это движение напоминает движение ребенка в карусели. Полный круг она совершает за 100 млн лет, однако в процессе полета то поднимается чуть выше относительно плотного галактического диска, то опускается ниже. Подобное путешествие небезопасно – из-за него планеты Солнечной системы периодически попадают под воздействие высоких доз смертоносных космических лучей. С одной стороны, данное явление, по мнению ученых, оказывает влияние на то, что каждые 62 млн лет на Земле происходит выделение отдельных особей вида или даже групп особей с отличительными особенностями (биологическая вариативность). Однако в то же время, поскольку Солнечная система проходит сквозь огромные водородные тучи, сконцентрированные в спиральных рукавах Млечного Пути, движение оказывает неизбежное и в основном негативное влияние на климат Земли. Некоторые ученые считают, что тучи могут быть очень густыми и заполнить атмосферу планеты пылью, которая будет задерживать солнечные лучи, что приведет к охлаждению ее поверхности.

Земля вместе со всеми объектами на ее поверхности постоянно летит в пространстве со скоростью 530 км/с, внутри галактики скорость составляет 225 км/с, но и сам Млечный Путь несется в космической пустоте по Вселенной со скоростью 305 км/с. Таким образом, пока вы читали это предложение, Земля успела преодолеть 3000 км.

Другие исследователи указывают на возможность сжатия этими тучами солнечного ветра, препятствующего попаданию в Солнечную систему губительных энергетических космических лучей из галактики. Если они проникнут в земную атмосферу, то смогут ускорить образование туч, охлаждая ее, и разрушить озоновый слой, в результате чего губительный ультрафиолет станет достигать поверхности Земли, убивая все живое. Впрочем, нынешнее поколение, как и последующее, свидетелем всего этого быть не сможет. Солнечной системе понадобится не одна сотня тысяч лет для достижения и преодоления такой гигантской тучи. Так что пока можно продолжать наслаждаться этим космическим путешествием.

Микроорганизмы на Титане

Жизни, подобной нашей, в Солнечной системе, скорее всего, нет, но это не значит, что не могут существовать другие ее формы. Неожиданное известие принес космический зонд Cassini. Сотрудники НАСА изучили фотографии, сделанные аппаратом с помощью спектрометра, и в начале июня 2010 г. объявили о своих выводах. В частности, их заинтересовало необычное распределение веществ в атмосфере спутника Сатурна и на его поверхности, что дополнительно свидетельствует о существовании там микроорганизмов. Хотя у этих странностей может быть несколько причин, но специалисты считают бактерии наиболее вероятным вариантом их разрешения. Гипотезы о наличии на Титане необычной формы жизни существовали уже давно. Предполагалось, что микроорганизмы дышат водородом, питаются ацетиленом и производят метан. Если так, то это должно привести к разнице в проценте содержания водорода в атмосфере и около поверхности. То же касается и ацетилена, которого на поверхности быть почти не должно, ведь микробы его съедают. Снимки Cassini подтверждают предположения ученых. Около поверхности не обнаружено ацетилена, несмотря на то что ультрафиолет должен непрерывно производить его в атмосфере из имеющихся там ингредиентов; то же ультрафиолет должен делать с водородом, обильно орошая им поверхность, но его признаков не установлено. Спутник Сатурна – единственное космическое тело в Солнечной системе, кроме Земли, на котором присутствует жидкость и осуществляется ее круговорот. Так, озера наполнены этаном, пропаном, метаном, прочими углеводородами и предположительно – небольшим количеством ацетилена.

В 2004 г. с Cassini сбрасывали зонд Гюйгенс, который сделал довольно много фотографий и произвел различные замеры. Тогда предположения о микроорганизмах не подтвердились, однако это еще ни о чем не говорит. Когда-то биологи обратились к знаменитому советскому конструктору Сергею Королеву с просьбой оснастить лунный спускаемый аппарат специальной лабораторией для поиска признаков жизни. Королев потребовал сначала провести ее испытания в казахстанской степи. В результате лаборатория не обнаружила жизни на Земле и никуда не полетела.

Конечно, возможно более тривиальное объяснение диспропорциям упомянутых веществ – на поверхности Титана может происходить синтез метана из водорода и ацетилена. Однако из-за низкой температуры для подобных реакций нужен серьезный катализатор, например в виде неизвестных минералов, поэтому ученые все же склоняются к версии о микроорганизмах. Титан можно назвать кладовой органики. На его поверхности отсутствует водяной лед, хотя должен быть. Ученые объяснили это так: из атмосферы на поверхность выпадает очень большое количество органических соединений, которые и скрывают лед слоем толщиной от пары миллиметров до нескольких сантиметров, причем это только на суше, глубина водоемов не известна. Естественно, наличие метана и отсутствие ацетилена с водородом около поверхности не дает оснований для категоричных выводов о микробах, живущих на Титане. Железным доказательством были бы непосредственное наблюдение или снятие и анализ проб с его поверхности.

Необычные космические картины

Космос порой преподносит сюрпризы, и человеку кажется, что природой воплощены образы, придуманные им на Земле.

В начале 2010 г. астрономы в обсерватории Ла-Силья в Чили сделали снимки планетарной туманности NGC 5189. Никто бы не обратил на это внимания, не будь у нее необычной формы, похожей на двойку, вертикально расположенную букву s или знак доллара. Изображение было получено путем сложения нескольких фотографий, сделанных с помощью разных световых фильтров, которые предназначены для отделения спектра излучения водорода, кислорода и азота. Астрономы прокомментировали изображение так: «Похожий внешне на китайского дракона, этот красно-зеленый космический фейерверк – лебединая песня умирающей звезды». Форма этой планетарной туманности отличается от обычных «мыльных пузырей». Пока не известно, по какой причине она обрела столь сложную симметрию. Высказывалось мнение, что около видимой звезды присутствует вторая, невидимая, которая и оказывает влияние на процессы. Планетарной туманностью называют систему, состоящую из ядра (звезды) одной или реже нескольких ионизированных газовых оболочек, напоминающих мыльный пузырь и раскаленных до температуры более 11 500 °С. Формируют туманности старые достаточно маленькие звезды, ослабевшие до такой степени, что не способны удерживать внешнюю оболочку, которую со скоростью 2040 км/с начинает распирать нагретый газ. Спустя 20 000 лет видимая оболочка пропадает и остается только звезда в виде белого карлика. В оптическом диапазоне световых волн туманности, как правило, светятся и характеризуются формой в виде диска, кольца или же бывают симметрично вытянуты.

Первооткрывателем планетарных туманностей в 1783 г. стал английский астроном Уильям Гершель, а такое название им дали из-за внешней схожести с планетарными дисками Урана или Нептуна.

Вдобавок ко всему европейские астрономы сфотографировали еще одну планетарную туманность, но уже в форме гигантского глаза, который смотрит на нас из глубин космоса. Этот космический объект назвали Глаз Бога. Впрочем, эту туманность, расположенную в созвездии Водолея, увидел еще в 1824 г. немецкий астроном Карл Людвиг Хардинг, который был уверен в ее спиральной форме. Однако фотографии показали, что космическое образование больше напоминает зрачок, составленный двумя дисками, один из которых внутренний, а другой – внешний. Скорость расширения первого составляет 100000 км/ч, благодаря чему возникает впечатление, что некто, кому этот глаз принадлежит, безмерно удивляется, глядя на Землю. В настоящее время диаметр «зрачка» равен примерно 2,2 световым годам.

Это значит, что потребовалось бы 2 года и 2 месяца, чтобы пролететь от одного его края до другого, двигаясь со скоростью 300 000 км/с. Для примера: расстояние до ближайшей к Солнцу звезды – около 4 световых лет. Астрономы утверждают, что Творец впервые взглянул на созданную им Землю около 12 000 лет назад (возраст «зрачка»), а на Земле в это время, по словам Платона, погибла Атлантида – довольно символичное совпадение. Несмотря на то что с Земли туманность кажется размером с четверть Луны, без телескопа ее увидеть практически нельзя – настолько она бледная. Расстояние до нее от Земли составляет 700 световых лет. Другое имя этого космического объекта – туманность Улитки. На самом деле туманность имеет форму невысокого (0,2 световых года) цилиндра, дно которого направлено в сторону Земли. Внутреннее пространство кольца пронизано тонкими нитями потоков горячего звездного ветра, который выдыхает центральная звезда.

Очень красивый феномен, обнаруженный и сфотографированный специалистами НАСА с помощью рентгеновского телескопа орбитальной обсерватории Chandra, представляет собой расширяющуюся туманность умершей звезды PSR B1509-58 в виде огромной руки, тянущейся к таинственным огням. Эти космические объекты вращаются с неимоверной скоростью и производят поток частиц. При этом его магнитное поле в пятнадцать триллионов раз мощнее земного, из-за чего электроны, пролетая заряженную туманность, вызывают свечение газа. Получается, что «пальцы» тянутся к ближайшему газовому облаку, заставляя его светиться. Находится пульсар в 17 000 световых лет от Земли. Благодаря большой скорости вращения и интенсивному электромагнитному полю, этот объект можно назвать одним из наиболее сильных электромагнитных генераторов в нашей галактике, который производит энергичный ветер электронов и ионов, уносящийся далеко от нейтронной звезды.

Солнце и его влияние

Значение Солнца переоценить трудно. Именно благодаря ему существует жизнь и миллиарды людей имеют возможность радоваться каждому новому дню. Солнце представляет собой светящийся газовый шар колоссальных размеров, в недрах которого происходят сложные процессы, сопровождаемые постоянным выделением энергии. В центре звезды расположен источник энергии (ядро, своего рода «печь»), разогревающий ее и не позволяющий ей остыть. Внешние слои давят на вещество внутренних, причем чем глубже, тем сильнее. При погружении в звезду наряду с давлением и температурой плотность возрастает. В ядре температура достигает 15 000 000 °С. Здесь происходит синтез атомов легких химических элементов в атомы более тяжелых. Хотя радиус ядра не превышает четверти общего радиуса звезды, в нем сконцентрирована половина всей ее массы. Выход энергии на поверхность – процесс довольно медленный. На преодоление квантами расстояния от ядра до фотосферы уходят миллионы лет, поскольку они часто меняют направление, возвращаются, сталкиваются. Так что, если сердце Солнца остановится, мы об этом узнаем только через несколько тысячелетий. Своим излучением Солнце оказывает непосредственное воздействие на происходящие на Земле процессы, начиная от атмосферных явлений и заканчивая поведением человека, который наблюдает за этой связью с древних времен. Задолго до новой эры жрецы прекрасно знали о периодах обращения Земли вокруг Солнца, вычисляли продолжительность года и дня, предсказывали затмения. Однако более тщательно эта связь была изучена в течение последних веков, когда появились наблюдательные приборы. Как выяснилось, наша звезда окутала Землю очень тонкими и важными связями. Солнечные пятна, протуберанцы, факелы, солнечные вспышки, корональные лучи и другие явления, которые влияют на земные процессы, объединяются под общим понятием солнечной активности.

Солнце «худеет» более чем на миллиард килограммов в секунду. Виновником этого служит солнечный ветер – поток частиц, уносящийся с поверхности Солнца в разные стороны. Его природа и причины до конца не выяснены. Однако одной крошечной частицы солнечного ветра (величиной с маковое зернышко) хватит для убийства человека на расстоянии до 160 км.

Земля похожа на сложнейший механизм с точнейшими настройками, который чутко реагирует на любое воздействие со стороны. Солнечные лучи ионизируют молекулы воздуха, определяя таким образом уровень облачности атмосферы. При этом часть энергии передается в атмосферу, вызывая распределение атмосферного давления и влияя на объем осадков. Из-за изменений в атмосферной циркуляции происходит изменение климата, что играет ключевую роль для живых существ. На растения Солнце влияет не только через климат, но и напрямую. Заряженные частицы, которые возникают во время солнечных бурь, вызывают изменение магнитного поля Земли, что приводит к увеличению проницаемости клеточных мембран и повышению эффективности обменных процессов с внешней средой, т. е. растение может более интенсивно получать питательные вещества. К тому же благодаря солнечной активности меняется количество разнообразных микроорганизмов. Колебания климата и рост растений вызывают циклические изменения популяций всех видов животных. Таким образом, биосфера во многом зависит от солнечной активности. На человека это влияние также распространяется. Помимо климатических влияний, для него важен фактор воздействия на жизнедеятельность всей микрофлоры. Степень предрасположенности человека к каким-то заболеваниям в немалой степени зависит от солнечной активности с учетом колебаний физико-химических реакций организма. Например, эпидемии холеры приходились на годы наибольшей солнечной активности. Конечно, люди – слишком сложные системы для того, чтобы Солнце влияло на них непосредственно. Скорее всего, это влияние опосредованное и не слишком высокое. Доказательств влияния на поведение также не было получено, т. е. строгой зависимости между солнечной активностью и количеством преступлений, войн и прочих социальных потрясений не обнаружено. Впрочем, было бы довольно наивно объяснять процессы в таком сложном явлении, как человеческое общество, наличием или отсутствием солнечных пятен. Однако прямое влияние солнечные лучи все-таки оказывают, в основном на техническую деятельность людей – это и магнитные бури, и жесткое излучение, отчего электроника вполне может выходить из строя, и если поверхность Земли еще более-менее защищена, то спутники страдают значительно чаще. Космонавты тоже ощущают опасные вспышки, а, кроме того, мощные выбросы способны лишить радиосвязи и электричества целые регионы. Увеличение солнечной активности свидетельствует о том, что происходят магнитные сдвиги. В это время у магнитного поля пропадает полярность и на поверхности Солнца образуются пятна, представляющие собой более прохладные области (с температурой в пределах 4500 °С), которые на фоне горячих районов кажутся темными. У пятен сильное магнитное поле, и при их движении случаются «замыкания» полей, здесь развиваются интенсивные солнечные вспышки – это самое сильное проявление солнечной активности, оказывающее влияние на Землю, так как в данном случае затрагивается весь массив солнечной атмосферы. По уровню энергии вспышка может соответствовать солнечной энергии, которую получает Земля на протяжении года. Это примерно в 100 раз превышает объем тепловой энергии, произведенной при сжигании всех известных на Земле запасов нефти, газа и угля. Солнце настолько глубоко вошло в нашу повседневную жизнь, что страшным сном кажется день, когда оно не взойдет. Хотя это и повергает в уныние, но, по мнению ученых, неизбежно. В 2009 г. английские и мексиканские астрономы вычислили, что до поглощения Земли Солнцем осталось 7,6 млрд лет. С другой стороны, человечество до того времени попросту не доживет. Еще за пару миллиардов лет до этого события увеличивающееся в объеме Солнце испарит все запасы воды на планете, уничтожит жизнь и превратит Землю в выжженную пустыню. Подобные сценарии специалисты расписывали и раньше, но этот на сегодняшний день является самым точным. По словам Роберта Смита, астронома университета Сассекса, Великобритания, вероятнее всего, уже через миллиард лет почти все биологические виды изменятся до неузнаваемости и людям не предстоит увидеть разрушение своего дома.

Глава 2. Земля

Магнитное поле

Магнитное поле имеет огромное значение для жизни на Земле, поскольку защищает ее жителей от воздействия солнечной радиации. Происхождение его остается белым пятном в научной картине мира, несмотря на обилие гипотез, которые претендуют на объяснение этого явления. Однако какими бы ни были причины возникновения и поведения магнитного поля, ясно одно: с определенных пор оно проявляет странную активность. Пока ученые не берутся объяснять, какую именно. На поверхности планеты ощущается суммарное магнитное поле, сформированное разными факторами: это и токи, пересекающие поверхность, и своеобразное вихревое поле, и космические источники, которые не имеют к Земле отношения, и собственно магнитное поле, обусловленное внутренней динамикой планеты. Движение магнитных полюсов и ощутимое ослабление напряженности магнитного поля являются лишь проявлениями процессов, происходящих в земном ядре. К тому же стоит рассматривать общую картину, в которой Земля интегрирована в структуру Вселенной, причем эта взаимосвязь, скорее всего, сложнее, чем кажется сейчас. Магнитосфера нашей планеты связана с гелиосферой – магнитной зоной Солнечной системы, а последняя летит в пространстве сквозь множественные неизвестные галактические магнитные поля. Поэтому земное поле испытывает на себе разнообразные влияния и проследить причинно-следственную связь, не зная многих важных факторов, очень сложно. Тем не менее констатировать определенные последствия можно. Например, исследование, предпринятое геологами во главе с Арно Шуллиа из Парижского института физики Земли, выявило, что скорость перемещения Северного магнитного полюса Земли выросла до максимальных величин за все время наблюдений – 64 км в год. На данный момент стрелки компасов направляются на территорию Канады около острова Элсмир. Точка Северного магнитного полюса впервые была установлена учеными в 1831 г. Они отметили, что движение началось в 1904 г. на северо-запад со скоростью примерно 15 км в год. Под конец XX в. скорость существенно возросла, а в 2007 г. Северный магнитный полюс неуклонно следовал в сторону Сибири со скоростью 55–60 км в год. Геологи предполагают, что процессы, связанные с магнитным полем, запускаются благодаря деятельности железного ядра планеты, имеющего твердый сердечник и жидкий внешний слой, что вместе напоминает своего рода динамо-машину. Возможно, что изменения магнитного поля связаны с вращением расплавленной компоненты.

Конечно, ядро интересует геологов в первую очередь, но его нельзя исследовать непосредственно. Приходится довольствоваться косвенными наблюдениями и фиксировать изменения на поверхности планеты и в околоземном пространстве, а было бы очень здорово прояснить реальную картину происходящего, поскольку изменение линий магнитного поля оказывает серьезное воздействие на биосферу. По данным французских геологов, около поверхности ядра появилась зона с быстро меняющимся магнитным полем. По всей вероятности, причина заключается в аномально движущемся потоке жидкой компоненты ядра. Именно эта зона и увлекает Северный магнитный полюс от Канады к Сибири.

Магнитное поле и гравитационные силы определяют режим вращения Земли, причем на последние влияют Луна, Солнце и остальные планеты, в результате чего скорость вращения Земли вокруг своей оси в разное время неодинакова. Отмечено, что с некоторых пор продолжительность дня уменьшилась на сотые доли секунды, что говорит об увеличении угловой скорости планеты. Причины этого явления непонятны. Также установлены колебания во вращении Земли в разные временные периоды, среди которых наиболее значительны сезонные изменения – в январе и феврале скорость замедляется.

Однако А. Шуллиа остерегается давать прогнозы относительно того, окажется ли полюс в Сибири или нет, поскольку предсказывать его поведение дело достаточно неблагодарное, так как в какой-то момент в жидких недрах Земли могут образоваться завихрения, которые изменят направление движения магнитного полюса. Вдобавок ко всему уже давно ученые предполагают возможность инверсии магнитных полюсов (они поменяются местами), ведь это уже не раз бывало в истории Земли. Последствия могут быть самыми непредсказуемыми вплоть до образования дыр в защитной оболочке планеты. Другая группа ученых из Международного университета во Флориде во главе с Брэдом Клементом изучила изменения в магнитном поле за весь период наблюдений. По их утверждению, в течение последних 15 млн лет очередная инверсия полюсов случалась примерно раз в 250000 лет, а ожидаемая смена задерживается – последняя была 790 000 лет назад, поэтому вполне разумно предположить скорое ощутимое изменение в жизни Земли.

В определенных источниках даже называется конкретный год конца света – 2012. Надо сказать, что на это время многие «специалисты» наметили очередной конец света или локальные катаклизмы. Апокалиптические прогнозы, как ни странно, все-таки имеют некоторую фактологическую основу – наблюдается довольно много любопытных совпадений, информация о которых могла бы стать темой другой книги.

С другой стороны, перемены полюсов может и не быть, ведь никто не знает точно, насколько соблюдается периодичность и вообще есть ли в этом процессе закономерность и обязательность. Однако определенные признаки надвигающейся инверсии заставляют задуматься. Например, за последние 20 лет напряженность магнитного поля существенно ослабла, а на протяжении предыдущих 150 лет это снижение составило 10 %. При этом она может снизиться до нуля и просуществовать в этом состоянии десятки лет, что негативно скажется на живых существах.

Впрочем, по данным палеомагнетизма, время смены магнитных полюсов относительно невелико – нижний предел – 100 лет, а верхний – 8000 лет. При условии сохранения достаточного уровня напряженности за это время как люди, так и животные смогут приспособиться к новому положению вещей. Ученые уверяют, что ослабление поля служит признаком грядущей инверсии, но самое значимое свидетельство – данные, полученные Европейским космическим агентством с помощью спутников «Магсат» и «Эрстед». Изучив информацию, геофизик Готье Ило из Парижского института физики Земли заключил, что магнитные силовые линии на внешнем ядре планеты в области Южной Атлантики ориентированы в сторону, противоположную той, в которою направлялись бы при нормальном состоянии. Дополнительным аргументом выступает схожесть аномалий с результатами компьютерного моделирования смены полюсов, осуществленного учеными из Калифорнии Гарри Глатцмайером и Полом Робертсом – создателями самой популярной модели земного магнетизма. По поводу последствий инверсии существует множество гипотез. Некоторые ученые, например профессор В. П. Щербаков из геофизической обсерватории Борок, считают, что если смены полюсов не избежать, то большая территория планеты каждые 24 ч. станет подвергаться мощному радиационному удару. Другие полагают, что в человеческом мозге под влиянием инверсии произойдет перезагрузка, похожая на компьютерную, и вся информация, там содержащаяся, будет стерта или же человечество вовсе перейдет в новое пространство. Звучат опасения и насчет наступления катастрофических последствий для климата после ослабления напряженности магнитного поля и изменения его конфигурации.