Альманах "Эврика"-84 - А. Лельевр

Один из гамма-источников совпадает с плотным газопылевым облаком в созвездии Змееносца. В окрестностях этого объекта нет остатков сверхновых, зато внутри облака содержится целая группа молодых, горячих, вспыхивающих звезд, совсем юных «звездных младенцев» типа звезды Т-Тельца. Недавно опубликовано сообщение об избытке гамма-излучения, приходящего от огромного газопылевого облака в созвездии Ориона. Может быть, возникновение космических лучей прежде всего связано не со смертью, а с рождением звезд, с формированием ассоциаций молодых звезд, впервые открытых академиком В. Амбарцумяном? Ответ на этот вопрос дадут эксперименты.

Зарегистрированы внегалактические гамма-источники, расстояния до которых исчисляются сотнями миллионов световых лет. Это активные галактики и квазары. По мощности происходящие в них взрывные процессы в десятки миллионов раз превышают взрывы сверхновых. Возможно, что, когда мы говорим о гамма-звездах, речь идет о принципиально новом классе космических объектов.

Чтобы разобраться в природе источников как галактического, так и межгалактического гамма-излучения, необходимо, с одной стороны, улучшить технику наблюдения — повысить чувствительность гамма-телескопов, улучшить их угловое и энергетическое разрешение, а с другой — проводить комплексные измерения в разных диапазонах электромагнитного спектра. Ведь для гамма-источников характерна нестабильность, вспышечность, и важно получить разностороннюю информацию о каждом конкретном явлении.

Большие перспективы перед этой областью знания открыли успехи космонавтики. Появились возможности выводить на орбиты обсерватории для изучения гамма-излучения высоких энергий. Это позволит точно определять местоположение источников, их размеры.

Чтобы найти наиболее эффективный режим измерений, необходимо, в частности, хорошо знать, какие изменения претерпевают вторичные — рождаемые вблизи и внутри космического корабля — частицы гамма-излучения в зависимости от положения аппарата в пространстве, состояния магнитосферы Земли и т. д. С этой целью на орбитальной станции «Са-лют-6» проводился эксперимент «Гамма-фон» с помощью малогабаритного гамма-телескопа «Елена». Четкая работа экипажей станции обеспечила получение информации для конструирования будущих обсерваторий. Измерения с телескопом «Елена» представляют самостоятельный интерес для физики ближнего космоса: полученные сотрудниками Московского инженерно-физического института данные свидетельствуют в пользу существования в окрестностях Земли пояса захваченных нашей планетой электронов высоких энергий.

Интересная область исследования мягкого гамма-излучения охватывает ядерные спектры — линии излучения атомных ядер. Точные измерения позволят не только определить «сорт» ядра, посылающего сигналы из глубин космоса, но и его скорость.

Детектор мягких гамма-квантов, как и рентгеновский телескоп, который можно установить на орбитальной обсерватории, сможет регистрировать и так называемые гамма-всплески. Природа этого явления пока неясна. Твердо установлено, что мощные вспышки гамма-излучения длительностью от десятых долей до нескольких десятков секунд не связаны с Солнечной системой и происходят сравнительно редко. Ключ к пониманию этого явления, возможно, содержится в данных, полученных на межпланетных станциях «Венера» сотрудниками Физико-технического института АН СССР и Института космических исследований АН СССР. Ими выявлена периодическая структура вспышки, отмеченной в созвездии Золотой Рыбы.

Гамма-астрономия позволяет глубже понять явления природы. Однако покорить новые вершины познания трудно. Необходимы сложнейшие экспериментальные установки, требуется напряженная работа исследователей. Но разве наука ищет легкие пути?

На поверхности Солнца наблюдаются многочисленные и разнообразные явления: пятна, факелы, флоккулы, вспышки, волокна (протуберанцы) и другие. Число и мощность этих процессов периодически меняются. Минимумы и максимумы их на Солнце повторяются в среднем через 11,2 года. Такие периодические колебания получили название 11-летних циклов солнечной активности.

Еще в середине прошлого столетия ученые обнаружили связь возмущений магнитного поля Земли с изменениями числа пятен на Солнце. В последующие годы отражение 11-летних колебаний солнечной активности было обнаружено в погодных и гидрологических явлениях, в изменении свойств ионосферы, плотности потока космических лучей, в жизнедеятельности растений и животных. Некоторые заболевания людей также указывают на 11-летнюю периодичность.

Наука о солнечно-земных связях имеет большое практическое значение. Одна из главных ее задач — прогнозирование явлений на Солнце и Земле. В основе солнечных прогнозов лежат те или иные эмпирические правила и закономерности. Удачные солнечные прогнозы астрономы делают уже на протяжении последних 50 лет.

В ноябре 1979 года астрономы Уссурийской станции службы Солнца Дальневосточного научного центра Академии наук СССР отметили максимум текущего цикла солнечной активности. За последние 370 лет столь высокая активность Солнца наблюдалась три раза: в 1778, 1847 и 1957 годах. Нами было подмечено, что вековые колебания солнечной активности имеют двойные максимумы. Используя закономерности этого явления, можно сделать сверхдолгосрочный прогноз солнечной активности — на 100 лет вперед. Согласно прогнозу в последующие три десятилетия ожидается понижение активности светила, но не столь глубокое, как в начале XX века. Зато наши потомки в середине XXI века будут свидетелями мощной активности Солнца.

После максимума 1979 года солнечная активность постепенно уменьшается. Следующий минимум ожидается в 1986 году. Уссурийские астрономы внимательно следят за особенностями хода солнечной активности. Так, по материалам наблюдений, полученным на станции, установлено, что месячные флуктуации активности пятен на севере и юге солнечного диска развиваются в двух режимах: параллельные и антипараллельные колебания. Смена ритмики колебаний происходит в годы максимумов. С середины 1976 года до мая 1979 года месячные флуктуации активности пятен на севере и юге развивались параллельно, а затем — антипараллельно.

Солнечные вспышки управляются совершенно другим колебательным механизмом. В 11-летнем цикле № 20 (1964–1976 годы) месячные флуктуации активности вспышек на севере и юге были антипараллельными. Сейчас отмечается тенденция к параллельности хода вспышечной активности на севере и юге. На основе различия месячных колебаний активности пятен и вспышек сделан вывод о том, что источники этих колебаний располагаются на разных уровнях в атмосфере звезды.

Одна из интересных проблем физики Солнца — взаимосвязь соседних 11-летних циклов активности. В 1948 году ленинградские астрономы М. Гневышев и А. Оль установили, что соседние циклы объединяются в пары циклов с номерами — четный и нечетный. Нечетный цикл более мощный. В последующие годы были обнаружены другие правила их объединения — в 22-летние и 44-летние циклы. Общая черта всех этих закономерностей — тесная связь соседних 11-летних циклов.

В 1964 году А. Оль установил тесную связь высоты максимума 11-летнего цикла с активностью в конце предыдущего цикла. Природа такой связи оставалась загадочной. По нашему мнению, в ее основе лежат меридиональные движения возмущений активности, перемещающейся в направлении от экватора к полюсам. Такие меридиональные движения, обнаруженные нами, имеют признаки волновых движений и были названы «полярными волнами». Они распространяются от экватора вращения Солнца к полюсам со скоростью 6 градусов в год. Полярные волны наблюдаются на всех фазах 11-летних циклов и развиваются независимо от них. Вблизи минимумов хорошо видно, как полярная волна, начинаясь на фоне явлений старого 11-летнего цикла, затем продолжается среди явлений нового цикла. Полярные волны связаны с движениями вещества глубоких подфотосферных слоев. В более близких к поверхности слоях атмосферы Солнца центры тяжести активных явлений перемещаются в направлении к экватору.

Еще 20 лет назад в астрофизике господствовали представления о неподвижности вещества центрального ядра Солнца. В настоящее время ученые накапливают все больше и больше фактов о неустойчивости внутренних слоев Солнца. Возникло даже новое направление в физике Солнца — солнечная сейсмология. В ее задачу входит изучение внутреннего строения Солнца по наблюдениям колебаний и волновых движений на его поверхности.

Вот что рассказал профессор Киевского университета С. Всехсвятский.

Астрономам нашего коллектива удалось прийти к научно обоснованному заключению, что кометы, астероиды и метеоры — «малые тела», движущиеся в космическом пространстве с необычно высокими скоростями, — являются результатом так называемой эруптивной, то есть взрывной, активности многочисленных планет и их. спутников, обращающихся вокруг Солнца. Удалось даже подсчитать общее количество вещества, выброшенного с поверхности планет и их спутников, — в граммах оно выражается цифрой десять с 29 нулями. Был определен сложный механизм этих выбросов, зависящих от особенностей движения спутников вокруг планет и от периодов их активности. Выяснилось также, что в процессе распада комет из Солнечной системы должны обязательно уходить газы, метеорные частицы, а также другие продукты извержений с поверхности так называемых протопланет — первичных сгустков материи. При этом полезно вспомнить, что в Солнечной системе этот процесс продолжался не менее четырех миллиардов лет.