[Вступление]
Глава  I. Углерод,  рождённый  космосом
Глава  II. В  стенах  лабораторий
Глава  III. Руки,  протянутые  археологам
Глава  IV О  чём  рассказали  деревья
Глава  V. Радиоуглерод  исправляет  историю
Глава  VI. Космические  странницы
Глава  VII. Взрывающиеся  звёзды
Глава  VIII. Маяки  Вселенной
Глава  IX. Магнитный  щит  Земли
Глава  X. И  на  Солнце  есть  пятна
Глава  XI. Ветер,  дующий  с  Солнца
Глава  XII. Когда  лететь  в  космос?
Глава  XIII. Мост  Солнце — Земля
Глава  XIV. Суровые  зимы  планеты
Послесловие
Оглавление
Текст
                    Ю.  КОПТЕВ


Ю. КОПТЕВ РАССКАЗЫВАЕТ РАДИОУГЛЕРОД Научно-художественная книга Ленинград «Детская литература» 1976 8 сап АА\У
К 65 524 70803—191 К М101(03)—76 Научная редакция доктора физико-математических наук Г. Б. К о ч а р о в а. РИСУНКИ Е. воишвилло 75Р—76 © Издательство ♦ Детская литература», 1976 г.
В начале нашего века французские археологи сделали удивительную находку: великолепно сохранившиеся цвет¬ ные росписи на стенах пещеры в местечке Ляско. В рисун¬ ках были запечатлены сцены охоты на древних животных: бизонов, лошадей, коз. Десятки квадратных метров занима¬ ло это наскальное панно. Эксперты высказали мнение: «Ри¬ сунок сделал древний мастер». Но когда? Рисунки говорили об удивительно высоком уровне куль¬ туры, а краски — смесь толченого угля или красной гли¬ ны с животным жиром либо растительным маслом — о том, что рисунки сделаны давным-давно. Важно было хотя бы приблизительно установить возраст «бизонов из Ляско». Помог уголь, которым рисовал неизвестный художник, а также зола от некогда разгонявших тьму костров. Оказа¬ лось, что более пятнадцати тысяч лет назад в этой пещере жили первобытные люди — кроманьонцы. Они, как видно по рисункам, были не только отважными охотника¬ ми, но и отличными рисовальщиками. Их руки умели дер¬ жать не только оружие, но и первобытные кисти — рас¬ щепленные ветки деревьев. Определение возраста этой стоянки позволило открыть еще одну страницу в великой летописи истории человече¬ ства. з
В американском штате Орегон в конце сороковых го¬ дов нашего столетия строите¬ ли прокладывали шоссе. Но так как район работ был ин¬ тересен с археологической точки зрения, то доктор Крес- сман из Орегонского универ¬ ситета обратился к бригадиру автодорожников с просьбой быть при работе поосторож¬ нее. И предчувствия не обма¬ нули ученого. На склоне го¬ ры Ньюбери строители на¬ шли пещеру, засыпанную, по¬ добно Помпее, вулканическими породами. В ней оказался склад обуви — триста пар изумительно сделанных санда¬ лий, сложенных аккуратными рядами. Эта находка вызвала необычайный интерес. Предметы древней одежды следовало сохранить для исследователей и музеев. И доктор Крессман отдал распоряжение покрыть обувь защитным слоем шеллака. Но, к счастью, лака не хватило на шесть последних пар, и они остались в том ви¬ де, как их нашли. Почему «к счастью»? Да потому, что именно по этим, не тронутым лаком сандалиям и был опре¬ делен их возраст — девять тысяч лет. На «складе» была сложена едва ли не самая древняя плетеная обувь. 4
Как ученые узнали, сколько лет находке? Об этом не¬ много позднее. ...В конце 1912 года один весьма солидный английский журнал сообщил, что в Пилтдауне, графство Суссекс, люби¬ тель-палеонтолог Чарльз Даусон обнаружил череп и че¬ люсть человека, жившего около двух миллионов лет назад. Эта находка вызвала большой интерес. Еще бы: ученые уже давно искали это «недостающее звено» между обезья¬ ной и человеком. Пилтдаунская находка, вроде бы, могла восполнить этот пробел: в ней соче¬ тались обезьяньи признаки с челове¬ ческими. «Челюсть, совершенно иден¬ тичная челюсти молодого шимпан¬ зе, — сообщал журнал, — однако два коренных зуба, сохранившихся в най¬ денной половине челюсти, по типу являются человеческими». Таким об¬ разом, повод для радости у палеон¬ тологов был — отыскался наш не¬ посредственный предок. В достовер¬ ности находки убеждало и то, что в этом же месте ученые обнаружили кости различных ископаемых живот¬ ных: слона, мастодонта, гиппопота¬ ма, лошади. Обнаружение пилтдаунского че¬ ловека считалось весьма важным палеонтологическим открытием: в честь него был даже воздвигнут па¬ мятник. В свое время это место по¬ сетил Конан-Дойль. Он поздравил Даусона. Однако, как мы сейчас увидим, было бы лучше, если бы вместо писателя туда приехал герой его книг — Шерлок Холмс. Хотя многие ученые признали истинность находки, но были и сомневающиеся. И с годами их число росло. В Ав¬ стралии нашли останки австралопитека, в Китае — синан¬ тропа. Наука о происхождении человека усложнялась. На фоне этих открытий пилтдаунский человек отошел на вто¬ рой план. Вера в пилтдаунскую находку особенно пошатнулась после того, как зубной врач Марстон обнаружил в Кенте (Англия) новое ископаемое — сванскомбского человека. 5
Доказывая важность своей находки, он обвинил Даусона в том, что тот, дабы придать находке древний вид, просто подкрасил останки. Да и дентин — верхний слой — зубов под темным «налетом времени» был белым, как у свеже- вырванного зуба. Кроме того, оказалось, что в районе Пилт- дауна нет геологических отложений, относящихся к той да¬ лекой эпохе. На основании всего этого было высказано решение: пилтдаунский человек — мистификация, его смастерил, «собрал из различных деталей», современный человек. Черту подвели физики. Они на основании анализа костей заявили, что черепу около шестисот лет, а челюсти «всего» пятьсот. Останки следовало отнести к средневе¬ ковью. «Пилтдаунекое дело» длилось сорок лет. С какой целью оно было сфабриковано, кто был автором этой подделки, не¬ известно. Но в том, что фальсификация была выполнена добротно и смогла долгое время вызывать споры, сомне¬ ваться не приходится. Однако оставим «дела земные» и поговорим о космосе. На Солнце появились пятна. Они росли, изменялись. Около них возникли фантастические по своей силе вспыш¬ ки — взрывы. Один из таких взрывов астрономы увидели 12 ноября 1960 года. Через шесть часов после вспышки гигантское облако «обломков» атомов солнечного водорода, достигавшее в поперечнике шестнадцати миллионов кило¬ метров, столкнулось с Землей. В этот момент скорость обла¬ ка достигала шести с половиной тысяч километров в се¬ кунду! Хотя люди и не услышали этого столкновения, они его увидели и почувствовали. Заметались, забегали из стороны в сторону стрелки компасов. Сильная магнитная буря нару¬ шила радиосвязь. Находящиеся в полете самолеты потеряли контрольные станции. Телетайпы, будто обезумев, отбивали на лентах абсолютную бессмыслицу. Землю украсили яр¬ кие сполохи полярного сияния. В домах на Севере электри¬ ческие лампочки мигали, как во время сильной грозы. Ста¬ тистика бесстрастно отметила увеличение числа инфарктов и автомобильных катастроф. Хаос продолжался более не¬ дели.* Так Земля, хотя она и расположена на расстоянии ста пятидесяти миллионов километров от Солнца, отреагиро¬ вала на появление пятна на его светлом лике. 6
Но нам повезло: от потоков солнечных частиц Землю защищает атмосфера. А каково-то будет космонавтам, кото¬ рых во время полета не укутывает атмосферное одеяло и не прикрывает магнитное поле? Они окажутся беззащитными перед разбушевавшейся космической стихией. Поэтому прогнозирование солнечной погоды или по крайней мере своевременное обнаружение возрастающей активности важ¬ но для безопасности полетов. Нам повезло и в том, что солнечные вспышки случаются не часто. Крупнейшие из них и, следовательно, наиболее опасные бывают в среднем раза три в год. Таким образом, интервала между ними вполне хватит для короткого путе¬ шествия к Луне. Другое дело — полеты к Марсу и Венере. Чтобы слетать к любой из этих планет и вернуться обратно, потребуется более года. За это время, в зависимости от фа¬ зы активности Солнца, разразится не один космический шторм. Как видите, для безопасности полетов требуется посто¬ янное наблюдение за жизнью Солнца. Особую важность при¬ обретают долговременные прогнозы. Чтобы узнать, когда Солнце «разбушуется» вновь, недостаточно следить за ним сейчас, нужно знать и его «историю», набрать статистику его поведения, как говорят ученые. Но имеющиеся в распо¬ ряжении астрофизиков методы до недавнего времени поз¬ воляли изучать лишь современные события, не давая воз¬ можности судить о том, что происходило давно. Заглянуть в былое интересно и потому, что многие важ¬ нейшие события космического масштаба, такие, как взры¬ вы новых и сверхновых звезд, возможные взрывы галактик и прочие мировые катастрофы, происходят крайне редко. 7
Мы знаем о таких событиях по летописям и записям астро¬ номов. Китайские и японские наблюдатели неба отметили в 1054 году взрыв сверхновой в созвездии Тельца, знамени¬ тый астроном Тихо Браге поведал нам о взрыве сверхновой в созвездии Кассиопеи, а 32 года спустя Иоганн Кеплер за¬ регистрировал такое же событие в созвездии Змееносца. Во¬ обще же вспышки сверхновых происходят раз в тридцать — шестьдесят лет, но большинство из-за поглощения их излу¬ чения межзвездной пылью не видны. Мы наблюдаем лишь последствия этих катастроф — например, образование Кра¬ бовидной туманности после взрыва 1054 года. Но влияют ли такие звездные катастрофы на Землю, «записывает» ли их природа? Не ждать же сотни лет до но¬ вой вспышки, чтобы ответить на этот вопрос. А влиять они должны. Ведь при взрывах за короткий промежуток време¬ ни выделяется колоссальная энергия; в сто миллиардов раз больше, чем теряет Солнце за год. Но как и где найти запи¬ си о воздействии на Землю сверхновых? Такие записи найдены: все космические события усерд¬ но и точно «записывают» деревья. Вот по ним-то ученые и могут судить о космической погоде, о жизнедеятельности Солнца и многих-многих других явлениях. Как же это по углю и золе из Ляско, по нескольким парам сандалий из Орегона, анализу останков пилтдаун- ского человека можно судить о возрасте этих находок? И при чем здесь активность Солнца и взрывы сверхновых? Оказывается, все это связано в один узел, и чтобы «развя¬ зать» его, придется познакомиться с героем этой книги — радиоуглеродом.
ГЛАВА I УГЛЕРОД, РОЖДЕННЫЙ КОСМОСОМ Где-то в начале нашего столетия ученые-физики отмети¬ ли такой интересный факт: все электрически заряженные тела при поднесении к ним радиоактивных источников раз¬ ряжаются значительно быстрее, чем в обычных условиях. В этом ничего странного не было. Радиоактивное излуче¬ ние, взаимодействуя с окружающим воздухом, выбивало электроны из его молекул. Молекулы становились положи¬ тельно заряженными ионами. Появление в воздухе ионов и электронов ускоряло утечку заряда. Все это было понятно. Странным было другое. Уже многие годы известен электроскоп. Он служит для обнаружения электризации и сделан чрезвычайно просто (его описание можно найти в любом учебнике физики) — это металлический стерженек, к которому прикреплены легкие листочки. Если к стерженьку прикоснуться наэлек¬ тризованным телом, листочки получат одноименный заряд и, оттолкнувшись друг от друга, разойдутся. И разойдутся тем больше, чем сильнее наэлектризовано тело. 9
Зарядим электроскоп и оставим его в таком состоянии. Через некоторый промежуток времени его листочки опадут сами по себе. Но отчего? Может быть, где-нибудь вблизи есть неизвестный нам радиоактивный источник? Если это так, то следует попытаться экранировать электроскоп, спря¬ тать его в толстостенный свинцовый ящик и посмотреть, что получится. Именно так и рассуждали ученые, заинтересовавшиеся этим явлением. Но, увы, даже самые толстые экраны не могли защитить электроскоп. Какая-то таинственная ради¬ ация все равно разряжала его. Но где «спрятан» источник излучения? Естественно было бы предположить, что он нахо¬ дится под землей, ведь все радиоактивные элементы добы¬ вают именно оттуда. Эту гипотезу легко было проверить — поднять электро¬ скоп на воздушном шаре. Тогда толща воздуха поглотит часть излучения, идущего от почвы, ослабит его, и разряд¬ ка электроскопа будет происходить значительно медленнее. Такой опыт, только с более сложной аппаратурой, и поста¬ вил в 1911 году австрийский физик Виктор Франц Гесс. Однако полученный им результат ничего не объяснил, а скорее, наоборот, озадачил исследователей. На высоте пяти километров над Землей излучение было в тридцать раз сильнее, чем на уровне моря. Дальнейшие опыты с неумо¬ лимым постоянством показывали — излучение приходит от¬ куда-то сверху. Поэтому Гесс назвал его «высотными лу¬ чами». К сожалению, это открытие прошло незамеченным. Им не заинтересовались. Даже более того, нашлись скептики, сомневавшиеся в существовании высотных лучей, считав¬ шие, что это всего-навсего ошибка эксперимента. И все же некоторые энтузиасты отнеслись к лучам весь¬ ма серьезно и пытались разгадать их природу. Советский ученый Л. В. Мысовский пытался «спрятаться» от них под толщей воды. Но таинственное излучение регистрировалось даже на глубине в сотни метров. В 1925 году американский физик Роберт Эндрюс Милли¬ кен предложил переименовать высотные лучи в «космиче¬ ские», что более соответствовало их сути. Это название при¬ жилось, им пользуются и сейчас. В 1928 году ленинград¬ ский профессор Д. В. Скобельцын при помощи камеры Вильсона получил первые фотографии траекторий космиче- 10
ских лучей. Мистические лучи стали реальностью. И все же они во многом оставались загадкой. Наиболее вероятным казалось, что космические лучи — это либо двигающиеся с чрезвычайно большой скоростью частицы света — фотоны, либо тяжелые заряженные час¬ тицы. Но как это узнать? Наша Земля — огромный магнит, северный и южный полюса которого лежат в полярных областях. Между ними «натянуты» силовые линии. Они сходятся, как бы втыка¬ ясь в Землю у магнитных полюсов, и широко расходятся в тропиках. Попав в их поле, заряженные частицы отклоня¬ ются. Однако некоторые особо «энергичные» из них могут пробить этот щит Земли и долететь до поверхности нашей планеты. Так как магнитное поле слабее к полюсам, то ко¬ личество таких прорвавшихся к Земле частиц должно уве¬ личиваться по мере удаления от экватора. Подчеркнем, что это происходит лишь в том случае, ес¬ ли космические лучи состоят из заряженных частиц. Если же лучи — потоки фотонов, то их количество по всей пла¬ нете, независимо от географической широты, должно быть одинаково. Вот это и предстояло выяснить. Ответ дали англичанин Комптон и голландец Клей. Им удалось обнаружить, что под влиянием земного магнитного поля интенсивность космических лучей изменяется. Вбли¬ зи экватора она была на десять процентов слабее, чем у по¬ люсов. А раз так, значит, приходящие из космоса частицы имели заряд и, следователь¬ но, не могли быть фотонами. Одна загадка была реше¬ на, но, как и бывает в таких случаях, сразу же возникла другая: какой заряд имеют космические частицы? Здесь свой вклад в копилку знаний Енесли итальянцы. Бруно Росси высказал идею, что в зависимости от знака заряда космические лучи, взаимо¬ действуя с геомагнитным по¬ лем, будут отклоняться по- разному. Если это положи¬ тельные частицы, то у иссле¬ II
дователя будет создаваться впечатление, что их больше приходит с запада, а для отрицательных — наоборот. Эта гипотеза была, естественно, проверена, и к 1935 го¬ ду уже многое о таинственном «высотном излучении» Гес¬ са стало известно. В научных статьях появилась их точная «рецептура» — смесь положительных частиц-протонов (их до 90%) с небольшим количеством ядер гелия — альфа-час¬ тиц. Совсем редко, но все же встречаются там ядра и более тяжелых элементов: углерода, азота, железа. Был выяснен и еще один интересный факт. Оказалось, что истинно «космические» лучи до поверхности Земли не доходят. В своих лабораториях исследователи регистрируют всего-навсего бесчисленные осколки ядер атомов воздуха, которые возникли под ударами «настоящих» космических частиц. Причем одна-единственная, обладающая большой энергией частица может вызвать цепную реакцию образова¬ ния осколков и породить целые семейства новых, не суще¬ ствующих в обычных условиях элементарных частиц, кото¬ рые, распадаясь, тут же дают новые частицы. Образуются «космические ливни», охватывающие большие площади. За¬ регистрировать их способны только специальные приборы, в том числе и простейший из них — электроскоп, с которо¬ го мы начали рассказ. Так, казалось бы, маленький факт — опадение металли¬ ческих листочков электроскопа — привел к открытию кос¬ мического излучения. А теперь, после того как мы познакомились с космиче¬ скими частицами, пойдем дальше. Когда столь известный нам по школьным учебникам мо¬ нах добрался до края Земли и, проткнув головой небесную сферу, выглянул наружу, его взору предстало хитросплете¬ ние колес, приводящих в движение планеты. Так представ¬ ляли себе строение мира в прошлом. Сейчас это кажется смешным, ведь всем известно, что никакой небесной сферы нет и мы живем на дне воздушного океана, что воздух, по мере того как мы будем подниматься вверх, становится все более и более разреженным. Газовая шуба нашей планеты — это скопление огромно¬ го числа молекул различных газов. Если бы мы смогли за¬ глянуть в этот необычный микромир, то нашему взору пред¬ стала бы фантастическая картина: хаотическое, абсолютно 12
МОЛЕКУЛА ВОЗДУХА &**ф*й~ ЗАХВАТ НЕЙТРОНА ВЫбРОС • ЯДРОМ АЗОТА N2 ПРОТОНА * 0,^/^ ОБРАЗОВАВШИЙСЯ ® <0 РАДИОУГЛЕРОД С* \ ; ФОТОСИНТЕЗ ОКИСЛЕНИЕ РАДИОУГЛЕРОДА КИСЛОРОДОМ ВОЗДУХА | %1'. УСВОЕНИЕ РАДИОУГЛЕРОДА РАСТЕНИЯМИ *’• И животными т ПРОНИКНОВЕНИЕ 8 ЛОЧБУ С ОСАД1 МИНЕРАЛЬНЫЕ СОЛИ
беспорядочное движение частиц воздуха. Все они сталкивают¬ ся друг с другом, отскакивают, разбегаются, чтобы столк¬ нуться вновь, но уже с другими частицами. Это напомина¬ ет рой комаров-толкунцов, висящих летним вечером над берегом реки. Только перемещаются частицы неизмеримо быстрее — со скоростью от полукилометра до километра в секунду. Но вот, подобно метеориту, через рой молекул пронес¬ лась наша знакомая — космическая частица. Эта пуля Все¬ ленной ворвалась в атмосферу со скоростью, близкой к све¬ товой. На ее пути возникла случайная мишень — ядро ато¬ ма. Миг — и произошло чудесное превращение: одно ве¬ щество превратилось в другое. То, о чем мечтали алхимики древности, случилось у нас на глазах. Ядерные реакции, происходящие при бомбардировке ат¬ мосферы космическими частицами, сейчас хорошо извест¬ ны. Но нас будет интересовать всего одна, в результате ко¬ торой получается радиоактивный изотоп углерода — угле- род-14. Он отличается от своего собрата — хорошо извест¬ ного обычного углерода — только тем, что в его ядре нахо¬ дится на два нейтрона больше. Подсчитано, что ежегодно в атмосфере Земли возникает около семи килограммов радиоуглерода. Образовавшийся в верхних слоях атмосферы, на высоте около пятнадцати километров, радиоуглерод обычно в тече¬ ние нескольких часов окисляется кислородом воздуха и рассеивается в атмосфере. Зато дальше все происходит очень медленно: несмотря на перемешивание атмосферы он достигнет поверхности Земли лишь в течение года. И здесь ему предстоит сыграть очень важную роль. Земная растительность возникла благодаря фотосинтезу. Чтобы «создать» растения, природе, грубо говоря, требует¬ ся всего-навсего углекислый газ, вода, щепотка различных солей да солнечные лучи. Весь «строительный материал» растения берут из почвы и воздуха. Солнце помогает хими¬ ческим превращениям. Вместе с обычным углеродом расте¬ ния поглощают и его радиоактивного собрата. Но на этом приключения радиоуглерода не кончаются. Животные пи¬ таются растениями, человек — и растениями и животными. Таким образом, и животные и люди тоже получают радио¬ углерод и... становятся в некотором смысле «радиоактив¬ ными». 14
Но углерод-14 не только накапливается. Со временем он опять превращается в азот. В течение года распадается око¬ ло семи килограммов радиоуглерода, то есть ровно столько же, сколько порождается космическими лучами. Этот изо¬ топ находится в состоянии равновесия. Сколько его обра¬ зуется, столько и исчезает. Однако это равновесие в органическом мире непостоян¬ но. С момента смерти организм перестает усваивать радио¬ углерод. Теперь идет только распад. Скорость радиоактив¬ ного распада углерода известна: через 5600 лет его оста¬ нется в два раза меньше, чем было вначале. Следовательно, радиоактивность животного или растения, умершего 5600 лет назад, будет вдвое меньше, чем у ныне живущих. Зная законы радиоактивного распада и установив радиоактив¬ ность исследуемого образца, можно вычислить, сколько вре¬ мени прошло с момента его гибели. Образно говоря, смерть заводит радиоактивные часы. Всеми этими особенностями радиоуглерода воспользо¬ вался профессор Чикагского университета Уиллард Фрэнк Либби. В 1948 году он предложил по измерению радиоак¬ тивности органических останков устанавливать время смер¬ ти исследуемого объекта. И это предложение было справед¬ ливо оценено научным миром: в 1960 году Либби стал лау¬ реатом Нобелевской премии.
ГЛАВА II В СТЕНАХ ЛАБОРАТОРИЙ Как-то студенты Гейдельбергского университета в ФРГ выполняли лабораторную работу — по содержанию радио¬ углерода определяли возраст кустов, которые несколько лет назад были посажены вдоль шоссе, ведущего во Франкфурт- на-Майне. Результат оказался ошеломляющим: побегам бы¬ ло... три тысячи лет! Провели опыт еще и еще раз, но ре¬ зультат не изменился. Так что же, метод неверен? Не торо¬ питесь с выводами. Давайте сначала посмотрим, какие при¬ чины могут привести к искажению результатов. Определение содержания радиоуглерода в образцах ос¬ новано на том, что в процессе его распада испускаются электроны, которые можно зарегистрировать счетчиками ядерного излучения. Распад идет очень медленно. Чтобы за¬ фиксировать гибель хотя бы одного атома в минуту, требу- 16
ется более четырех миллиардов атомов радиоактивного уг¬ лерода. Казалось бы, огромное количество! Но это не так. Если извлечь из какого-нибудь образца углерод, то в каж¬ дом его грамме будет содержаться (если мы взяли, конеч¬ но, образец, в котором еще поддерживается равновесие уг¬ лерода-14) около шестидесяти шести миллиардов атомов радиоуглерода. Значит, как это показывает простая ариф¬ метика, каждый грамм углерода даст примерно 15 распа¬ дов в минуту. Поместим исследуемое вещество в счетчик и по регист¬ ратору импульсов вычислим, сколько образцу лет. Однако электроны достаточно «вялы» и не могут преодолевать большие расстояния в плотной среде. Поэтому, если мы по¬ местим в счетчик твердый образец — например, кусочек угля или дерева, — то сможем измерить только излучение атомов, расположенных в верхнем слое. Излучение же от внутренней части не достигнет его поверхности, а следова¬ тельно, не будет измерено. Мы определим возраст угля не¬ правильно. Поэтому обычно исследуемую древесину или уголь переводят в газообразное состояние — сжигают, получая хорошо нам известную двуокись углерода, или переводят в метан. Одним из этих газов и наполняют счетчик. И все же, как бы тщательно газ ни был приготовлен, результат получится неправильным. Почему? Нам помеша¬ ет фон от окружающих нас предметов, в которых, хотя и в незначительном количестве, содержатся радиоактив¬ ные элементы, такие, как уран, торий, калий и другие. Испускаемые ими частицы при попадании в счетчик то¬ же будут давать импульсы, неотличимые от радиоугле¬ родных. Чтобы избавиться от этих помех, счетчик экранируют — помещают в железный «шкаф», у которого толщина стенок более тридцати сантиметров. Но ведь само железо тоже со¬ держит радиоактивные микропримеси, излучение которых влияет на точность эксперимента. Поэтому на счетчик на¬ девают еще и цилиндр со ртутью. Такое «одеяло» уже на¬ дежно закрывает счетчик от посторонних излучений. Если, например, незащищенный счетчик дает в минуту пятьсот импульсов вместо ожидаемых пятнадцати, то после экра¬ нировки — всего сто. А почему не пятнадцать? 17
Дело в том, что экраны не спасают от достигающих по¬ верхности Земли очень энергичных космических частиц. Они довольно легко проникают через огромные толщи ве¬ щества и могут исказить любой эксперимент. Чтобы этого не произошло, ученые окружают основной счетчик с исследуемым образцом другими счетчиками, при¬ чем так надежно, что ни одна высокоэнергичная частица не может проскочить незамеченной. Эти внешние счетчики соединяют так, чтобы в тот момент, когда через один из них проскакивает незваная космическая гостья, основной счетчик отключался. На ничтожно малое время, около од¬ ной десятитысячной доли секунды. Этого вполне достаточ¬ но, чтобы счетчик с образцом не отозвался на посторонний сигнал. Можно поступить и другим способом: использовать свойство энергичных частиц проходить насквозь — как гово¬ рится, «прошивать» — всю экспериментальную установку. Попав «на входе» в один из внешних счетчиков, они «на вы¬ ходе» побывают и в противоположном. Радиоэлектронная аппаратура, регистрирующая импульсы, настраивается так, что совпадающие импульсы она не считывает. Этим спосо¬ бом удается избавиться от фона. Ну вот, теперь мы учли, пожалуй, все. Можно присту¬ пать к определению возраста археологических находок. Но, оказывается, метод не всесилен. Очень далеко в глубь ве¬ ков с ним забраться нельзя. Считается, что надежно опре¬ делить возраст предметов можно на пятьдесят тысяч лет назад. И это понятно. Ведь со временем в веществе остает¬ ся все меньше и меньше радиоактивных атомов, нам все труднее и труднее измерять излучение. Например, через пятьдесят семь тысяч лет его останется лишь сотая доля процента. Поэтому и считается, что уверенная датировка производится лишь на такое время. Однако это не так уж мало. Сюда укладываются три ледниковых периода, кото¬ рые, конечно, оказывали значительное влияние на жизнь Земли. С меньшей точностью можно определить возраст архео¬ логических находок, пролежавших в земле семьдесят — сто тысяч лет. А вот теперь мы можем вернуться к тому конфузному случаю, который произошел с гейдельбергскими студента¬ ми. Виновниками ошибки здесь оказались... автомобили. 18
Молодые растения, высаженные на обочине дороги, получа¬ ли углерод из воздуха, загрязненного выхлопными газами. А бензин, на котором работают моторы машин, был добыт из нефти, образовавшейся миллионы лет назад и поэто¬ му почти не содержащей углерод-14. Растения, питаясь выхлопными газами машин, получали меньше радио¬ углерода, чем те, которые росли вдали от автомобиль¬ ных магистралей. Вот и получился «тысячелетний» ку¬ старник. Теперь становится понятным, почему об орегонских сандалиях было сказано: «к счастью, их не покрыли шеллаком». Дело в том, что шеллак — это натураль¬ ная смола, выделяемая молодыми побегами некоторых растений. А раз так, то в нем есть свежий радиоуглерод. И его «шум» заглушил бы слабый голос древнего изо¬ топа, содержащегося в доисторической обуви, и спутал бы все результаты. Могло оказаться, что это чуть ли не современные изделия. Только случайная нехватка лака позволила установить время изготовления этих древних предметов. Могут в определение возраста вмешиваться и другие при¬ чины. Примерно с 1870 года начинается широкое применение различных механизмов, работающих за счет сгорания иско¬ паемых материалов — угля и нефти. При этом в атмосферу по¬ ступает углекислый газ. Следовательно, удельная доля ра¬ диоактивного углерода снижается. К 1954 году это сниже¬ ние составляло в нашем полушарии около трех процентов от первоначального «эталонного» значения. Правда, с этого же времени ядерные взрывы привели к обратному явлению, и возникновение радиоуглерода превысило его «разбавле¬ ние» за счет сгорания топлива. Некоторые ученые полагают, и не без основания, что уже в 1970 году отклонения дости¬ гали одного процента. Но это не так уж важно для совре¬ менной истории, так как во второй половине нашего века вряд ли необходима датировка по радиоуглероду, ведь все более или менее важные события были записаны, и не при¬ родой при помощи углерода-14, а самими участниками со¬ бытий. И все же иногда приходится уточнять тот или иной факт истории, то или иное событие, а то и просто раскры¬ вать фальсификацию с помощью радиоуглерода. 19
В наше время неуверенность в завтрашнем дне все боль¬ ше беспокоит капиталистический мир. Буржуазия с тоской обращает взоры к дням своего расцвета. То, что недавно вызывало усмешку — добротность и старомодность вещей эпохи царствования королевы Виктории,— сейчас опять вхо¬ дит в моду. Еще лет двадцать назад картины викториан¬ ской поры стоили не очень дорого, а вот сейчас цена на них значительно поднялась. Это породило массу подделок. Но как их выявить? Американские ученые предложили использовать радио¬ углеродный метод. После начала ядерных испытаний со¬ держание углерода-14 в льняном масле, которым пользуют¬ ся современные художники, возросло. А раз так, то стало возможным методом Либби определять, когда написана та или иная картина — до или после 1950 года.
ГЛАВА III РУКИ, ПРОТЯНУТЫЕ АРХЕОЛОГАМ Итак, Либби предложил удобный метод археологиче¬ ской датировки. Но, прежде чем рекомендовать его для ши¬ рокого применения, метод следовало проверить. Собрался специальный авторитетный комитет, назначенный Амери¬ канской антропологической ассоциацией и Американским геологическим обществом. Этот комитет тщательно отобрал образцы, при помощи которых следовало доказать правиль¬ ность радиоуглеродной датировки. Но, к удивлению физиков, оказалось, что люди начали делать записи об исторических событиях только пять ты¬ сяч лет назад. В Египте, например, — со времен первой династии фараонов. Поэтому для проверочных эксперимен¬ тов были взяты предметы, имеющие менее солидный воз¬ раст. Была и другая трудность: для проведения измерений требуется 20 — 30 граммов богатого углеродом материала. Но отщипнуть такой кусочек можно не от всякого па¬ мятника старины. И все же комитет добыл необходимые образцы. Так как в точной датировке в основном были 21
заинтересованы археологи, они и выделили большую часть экспериментального материала. Через века дошли до нас замурованные в пирамидах и погребальницах саркофаги с телами фараонов. Проникнув в места захоронений, ученые изучают быт и обычаи древних, читают папирусы, из которых узнают время царствования захороненного фараона. Взяв на исследование кусочек доски от саркофага и определив концентрацию радиоактивного углерода, можно проверить и метод Либби. Если время за¬ хоронения фараона совпадает со временем, определенным по радиоуглероду, — значит, метод верен. И вот физикам предъявили кусочек доски от палубы шестиметрового погребального корабля, обнаруженного в гробнице фараона Сенусерта III. Этот корабль хранится в Чикагском музее естественной истории. Опыт показал, что дерево, из которого были сделаны доски, срублено около 3700 лет назад. Цифра совпала с датой эпохи царствования фараона, установленной по другим археологическим наход¬ кам. Совпал и известный археологам возраст гробниц, отно¬ сящихся к первой династии фараонов, с возрастом кусоч¬ ков дерева, взятых от саркофагов фараона Сет и визиря Хе- мака, которые жили около 5000 лет назад. Исследовались не только образцы из Египта. Ученые подвергли анализу кусок дерева из центральной комнаты сгоревшего около 675 года до нашей эры дворца в Малой Азии, а также обуглившийся в вулканическом пепле хлеб, найденный в одном из домов Помпеи. Возраст всех образцов примерно совпадал с исторически достоверными фактами. Правда, не обошлось и без сюрпризов. Как вспоминает Либби, однажды он с группой сотрудников работал в Чи¬ кагском университете с коллекцией, собранной в Египте. И вдруг оказалось, что один из объектов, подвергнутых экс¬ пертизе, оказался современным. А эту «археологическую находку» относили к V династии египетских правителей. Воистину тяжелый удар. Ученые перепроверили резуль¬ тат — все было сделано правильно. Пришлось разочаровать хозяина коллекции — его просто обманули, продали под¬ делку. Правильность метода была доказана. Теперь уже уче¬ ные разных стран стали изучать археологические образцы не для проверки метода (в нем уже не сомневались), а для точной датировки находок. 22
Во время правления вавилонского царя Хаммурапи вел¬ ся точный календарь. Но как его привязать к современно¬ му летосчислению? И это помогли сделать радиоуглерод и астрономия. В календаре было отмечено солнечное затме¬ ние. Какое? Для выяснения был взят образец из балки, под¬ держивающей крышу дома в Ниппури. На балке была вы¬ резана дата по календарю Хаммурапи. Анализ показал — дому 4000 лет. Древний календарь был переведен в совре¬ менное летосчисление. Многие события, записанные по это¬ му календарю, получили точную современную датировку. Обратились за помощью к радиоуглероду и ботаники. Для них давно было загадкой: сколько лет живет баобаб? Чтобы ответить на этот вопрос, взяли срез гигантского дере¬ ва, ствол которого достигал толщины около четырех с поло¬ виной метров, и из него выпилили сердцевину. Она имела возраст тысячу лет! В нашей стране впервые радиоуглеродный метод начал применять академик Александр Павлович Виноградов. И сейчас анализ по углероду-14 успешно используют во многих лабораториях Советского Союза. Именно с его по¬ мощью был определен возраст угля со стоянки камчада¬ лов — три тысячи сто лет. А углю из топки большой обжи¬ гательной печи древнего Хорезма, как показал радиоугле¬ род, было более тысячи восьмисот лет. Но зафиксированный в тех или иных документах пери¬ од истории человечества — лишь половина возможности радиоактивного углерода, ведь по истечении 11 400 лет его остается еще 25%, а следовательно, с его помощью можно изучать и доисторический период. Правда, здесь работать гораздо труднее: радиоуглерода в образцах остается не так уж много. Поэтому результаты приходится проверять и перепроверять. Многие годы ученых интересовали периодические на¬ ступления ледников. Гигантские массы льда медленно дви¬ гались к югу, сметая на своем пути леса, погребая их под многометровым слоем наносов. Они наступали одновремен¬ но и в Европе, и в Северной Америке. Под натиском лед¬ ников люди уходили вслед за теплом. По их кострищам, за¬ хороненным ледниками, и по выкорчеванным деревьям той далекой эпохи радиоактивным методом удалось установить не только время последнего ледникового нашествия — око¬ ло 10 40Ф лет назад, — но и то, как ледник перемещался. 23
И здесь перед учеными возникла одна загадка, связанная с ледниками. В тех районах, куда дошли ледники, самые древние сто¬ янки людей (их ♦ возраст» определялся по углю и пеплу кострищ) насчитывают около 10 400 лет. Это и понятно. Все более ранние следы стер ледник. В районе же Средиземно¬ го моря, куда он не дошел, обнаружены стоянки весьма почтенного возраста — до пятидесяти тысяч лет. Но вот в Южной и Центральной Америке, где тоже не было ледово¬ го нашествия, стоянки были так же «молоды», как и най¬ денные на Севере. Отчего? Тут было над чем поломать го¬ лову. Сейчас ученые полагают, что, когда льды начали свое наступление, уровень Мирового океана значительно упал, обнажив дно Берингова пролива. Между Сибирью и Аляской образовалась широкая полоса суши. Древние люди прошли через Берингов пролив и вдоль побережья, которое сейчас вновь затоплено водой, где-то в районе нынешнего штата Вирджиния они повернули в глубь материка. Постепенно переселенцы прошли через всю Америку и достигли Огнен¬ ной Земли. Вот о чем поведали лед¬ ники. Вот о чем рассказал радиоуглерод. Помог ученым угле¬ род-14 и при раскопках Шанидарской пещеры в Се¬ верной Сирии. Там иссле¬ дователи обнаружили ле¬ жащие один над другим четыре возрастных слоя. Первый, в котором ученые нашли золу и каменные ступки, насчитывает 7000 лет. Второй, порадовавший наконечниками стрел и кусками графита, относит¬ ся к каменному веку и имеет возраст от 7 до 12 тысяч лет. В третьем со¬ держались кремневые ору¬ дия для обработки дерева. 24
Его возраст был еще почтеннее — от 29 до 34 тысяч лет. Это уже палеолит. А в самом нижнем, на глубине 14 мет¬ ров, были обнаружены останки неандертальца и прими¬ тивные орудия производства. Они еще старше. Таким обра¬ зом, здесь, в одной пещере, удалось проследить довольно длительный период в жизни наших предков. На Камчатке, в одной из долин было обнаружено гигант¬ ское кладбище мамонтов. В обрывистом берегу реки почти сплошной полосой видны их скелеты, черепа, бивни. Сотни животных нашли здесь свою смерть. Но что погубило их? Оказывается, быстро наступившее похолодание, «малое оледенение». Долина со всех сторон окружена цепью вулка¬ нов и горных кряжей. Это и послужило для доисторических великанов ловушкой. С началом похолодания в горах образовались ледники, которые затем, по мере их увеличения, стали сползать вниз. Метр за метром приближались они к долине, окружая ее ледовым барьером. На этот, еще свободный ото льда пя¬ тачок земли и устремились мамонты со всей округи. Хотя ледник окончательно так и не покорил долину, животные не выжили: их погубили холод и отсутствие пищи. Такое кладбище на Земле не единственное. Одним из главных центров торговли слоновой, точнее мамонтовой, костью когда-то был Якутск. От 700 до 1900 пудов этого ценного товара продавали здесь ежегодно на протяжении нескольких десятков лет. Чтобы набрать такой вес, нужны бивни от тысячи мамонтов. Вот насколько большим было это кладбище животных! Не будем сейчас обсуждать вопрос, отчего вымерли ма¬ монты. Ведь, возможно, кроме климатических были и иные причины. Нас интересует другое: когда это произошло? Датировка останков мамонтов позволяет установить два цикла их гибели. Первый из них — примерно сорок пять — тридцать тысяч лет назад, и второй — двенадцать — один¬ надцать тысяч лет назад. Но дату смерти определяли дале¬ ко не для всех найденных мамонтов, поэтому здесь возмож¬ ны еще уточнения. Да, возможно, будут открыты и новые кладбища, что еще лучше позволит не только определить время исчезновения с лица Земли предков слонов, но и узнать причину массовой гибели этих самых крупных до¬ исторических млекопитающих. Вы уже, наверное, обратили внимание на то, что время 25
того или иного события при помощи радиоуглеродного ме¬ тода определяется не точно, а с некоторым допуском. Это неизбежная ошибка эксперимента. И она тем больше, чем дальше от нашего времени отстоит датируемое событие. Оно и понятно, ведь радиоактивного вещества остается все меньше и меньше и оперировать с ним становится все труд¬ нее. Зачастую события, определяемые по методу Либби и датированные исторически, расходятся. Отчего? Еще сам Либби заметил, что, возможно, все даты при¬ дется сместить, если окажется неверным время распада углерода-14. И он оказался прав. Через несколько лет по¬ сле выхода статьи Либби американские физики У. Б. Мэнн и У. Ф. Марлоу уточнили: углерода-14 останется в два ра¬ за меньше не через 5700 лет, как считалось раньше, а че¬ рез 5760. Кажется: подумаешь — 60 лет! Ничего особен¬ ного. А для историков это существенная поправка. В 1947 году в пещерах недалеко от Мертвого моря пас¬ тухи нашли древние кувшины, а в них — кожаные свитки с записями. Их доставили ученым. Те очень осторожно раз¬ вернули слежавшиеся и слипшиеся свитки, привели рукопи¬ си в порядок и прочитали. Не все, правда, так как некото¬ рые из них были сильно повреждены. Но и то, что удалось из них узнать, было подобно взрыву, отголоски которого можно найти на страницах газет и журналов и по сей день. О чем же поведали эти находки? Со II века до н. э. по начало нашей эры существовала некая иудейская секта. Люди, входившие в нее, не желали подчиняться угнетателям — иерусалимским первосвящен¬ никам, поэтому они ушли в пустыню, в дикую местность Кумран, и жили там в отрыве от всего мира. Имущество у них было общим, торговлю они запрещали. Основатель этой секты назван в кожаных свитках, получивших название «кумранских», Учителем праведности. По приказанию ка¬ кого-то первосвященника Учитель был казнен, но кумран- цы верили, что он вернется, сойдет на землю и сокрушит зло. Вам эта история ничего не напоминает? А многим на¬ помнила. Когда появились первые сообщения о расшифров¬ ке кумранских свитков, богословы объявили, что в них исторически подтверждается существование Иисуса Христа. И находили много подтверждений своим словам. Даты жиз¬ ни, вроде бы, сходятся, свою общину кумранцы называли 26
«Новый завет», во главе общины стояли двенадцать старей¬ шин (двенадцать апостолов?), глава общины был распят, но должен воскреснуть и так далее. Но радиоуглерод внес свои поправки (вы помните, свит¬ ки были написаны на коже?). Уточнив время распада радио¬ углерода, ученые подправили дату написания свитков, сдви¬ нули ее назад на шестьдесят лет, то есть на целую челове¬ ческую жизнь! Таким образом получалось, что Иисус, если он существовал, воспользовался учением маленькой секты, а не создал его сам. И вообще не возникла ли легенда о нем на основании кумранских летописей? Появилось и еще много вопросов, и споры не затихли и по сей день. Таких примеров, где радиоуглерод помог восстановить время тех или иных событий, определить возраст находки, можно привести еще много. Но и те, с которыми вы уже познакомились, красноречиво говорят, что метод Либби оказался очень полезным для археологов и палеонтологов. А вскоре ему на помощь пришла и еще одна новинка — дендрохронология, сделавшая датировку исторических па¬ мятников и событий еще более точной. Что же это за наука — дендрохронология? Уже ее на¬ звание говорит само за себя: «дендрос» — дерево, ну, а что такое «хронология», и объяснять не надо. Значит, в це¬ лом: датировка по древесине. Но как дерево может пове¬ дать о времени?
ГЛАВА IV О ЧЕМ РАССКАЗАЛИ ДЕРЕВЬЯ В 1951 году в Калифорнии в районе Белых гор строите¬ ли прокладывали шоссе. Оно проходило по пустынной, ска¬ листой местности с рощами причудливых полумертвых де¬ ревьев. На эти деревья невозможно было смотреть без изум¬ ления. И не только потому, что их вид необычен: при вы¬ соте немногим более десяти метров стволы достигают тол¬ щины трех метров. Причем они перевиты и скручены так, будто здесь играл великан. Лишь ничтожная часть их вет¬ вей покрыта короткими иглами. Голые стволы, по которым лишь с подветренной стороны тянутся узкие полоски коры, иссечены жестокими бурями и ветрами с песком и льдом. Собственно говоря, все дерево мертво, живой остается лишь одна ветвь, которую и питает этот жалкий остаток коры. Однако самое удивительное не их вид, а то, что эти деревья были уже зрелыми, когда в Афинах царил Золотой век, они были современниками могущества и падения Древнего Ри- 28
ма, свидетелями нашествия и отступления ледников. Их на¬ звание — остистые сосны. Деревья эти настолько уникальны, что особо выдающие¬ ся из них получили имена. Так, «Патриарх» интересен тем, что имеет окружность ствола около одиннадцати метров, а «Мафусаил» является нынешним чемпионом долголетия — ему 4600 лет. Территория, где растут остистые сосны, взя¬ та под охрану. Ломать деревья, как-либо портить их, сры¬ вать ветви здесь категорически запрещено. Растут остистые сосны чрезвычайно медленно. И это не удивительно, ведь они настоящие альпинисты и селятся на высоте около 3000 метров. Места здесь сухие (дождей вы¬ падает лишь 250 миллиметров в год), а почва скудная, ка¬ менистая. Не удивителен поэтому и малый прирост древе¬ сины. На таком скудном пайке не потолстеешь. Суровые природные условия определили и долголетие сосен. Из-за медленного роста их древесина, плотная и смолистая, не гниет. Да и насекомым сосна пришлась не по вкусу. Даже погибнув, дерево может простоять до двух тысяч лет, а упав, сохраняется еще столько же. Не страшны этим сос¬ нам и лесные пожары — из-за каменистой почвы их здесь почти не бывает. Приспособлена для борьбы за жизнь и хвоя, она сохраняется лет 20 — 30, что помогает выживать на протяжении многих лет, если вдруг ухудшаются метео¬ рологические условия. Но являются ли остистые сосны чемпионами долго¬ летия? Оказывается, не только спартанская обстановка, в кото¬ рой растут эти деревья, позволяет прожить долгую жизнь. Можно отыскать тысячелетние деревья и там, где условия благоприятные, где воды и тепла вдоволь. В национальном парке у подножия гор Сьерра-Невада растет секвойя, на¬ званная по имени одного из североамериканских героев «ге¬ нералом Шерманом». Ее возраст — около трех с половиной тысяч лет. Не намного уступают ей и другие секвойи. В от¬ личие от остистых сосен — и это, конечно, зависит от «хо¬ рошего питания» — они настоящие гиганты. Диаметр ство¬ ла «генерала Шермана» более пятнадцати метров. Но и это не предел: в дупле одной секвойи предприимчивый делец разместил ресторан. И не такой маленький — на 50 мест! Есть деревья-долгожители и в нашей стране. Уже найде¬ ны лиственницы-великаны, которым около тысячи двухсот зо
лет. А в Средней Азии растут и более почтенные старцы. К ним относится растущий в горах можжевельник — арча туркестанская. Она может жить две тысячи лет. И это, по-видимому, не предел. На¬ верняка нас ждут еще сюр¬ призы, ведь искать такие де¬ ревья у нас в стране стали немногим более десяти лет назад, и огромные просторы Сибири, некоторые горные районы в этом отношении еще не исследованы. Но мы немного увлеклись рассказами о деревьях. Пора переходить к сути дела. Возьмите любой спил дере¬ ва. Видите, как четко на нем проступают кольца — темные и светлые? Вот они-то и по¬ могают нам разобраться в том, сколько прожило де¬ рево. Деревья растут за счет камбия — слоя клеток, лежа¬ щего между корой и древеси¬ ной. Цикл роста начинается весной, когда природные усло¬ вия наиболее благоприятны: много влаги, тепла. В этот период образуются крупные, хорошо развитые клетки. Но еот наступает лето, и влаж¬ ность уменьшается. Теперь клетки становятся более плот¬ ными, мелкими и имеют тем¬ ный цвет. К зиме дерево «за¬ сыпает». За один сезон образуют¬ ся два слоя: светлый и тем- 31
ный. Благодаря такой разнице в цвете и видны на срезе дерева годичные кольца. Подсчитав их количество, можнс сказать, сколько лет дереву. Эта простая операция отсче¬ та годичных колец чрезвычайно важна для археологов и историков, так как позволяет датировать многие события, многие памятники древнего зодчества. Она стала основой метода дендрохронологии. Но об этом чуть-чуть позже. А сейчас приглядитесь повнимательнее к спилу дерева. Ви¬ дите кольца? В центре дерева, то есть в начале его жизни, они толстые, а затем, ближе к краю — когда дерево стано¬ вится старше — сжимаются. Но вот два соседних кольца сильно различаются: одно широкое, другое узкое. Отчего? Познакомимся с одной, сейчас уже ставшей уникальной 32
статьей. Ей более восьмидесяти лет, и до последнего време¬ ни она была недоступна даже для многих специалистов. Ее автор — профессор Новороссийского университета Федор Никифорович Шведов. Вот что он писал: «В 1881 году мне попался ствол акации, срубленной в этом же году вблизи университета в Одессе. Рассматривая поперечный разрез этого ствола, я заметил, что годичные слои, ясно выделявшиеся на торцовой поверхности, следо¬ вали в отношении толщины определенному порядку, обра¬ зуя поочередно концентрические зоны сгущения и разре¬ жения... Осенью следующего, то есть 1882 года, аллея Херсонской улицы в Одессе предназначалась к вырубке... Я выбрал в различных местах два здоровых экземпляра акации около метра в окружности. Через два года, когда обрубки стволов совершенно высохли, их торцевые по¬ верхности были отполированы и подвергнуты исследо¬ ванию...» Что же на них искал профессор Шведов? Он пытался найти зависимость между шириной годич¬ ных колец и количеством осадков. Уже первые наблюдения показали, что в особо засушливые 1881 и 1882 годы обра¬ зовались тоненькие кольца. Казалось, взаимосвязь установ¬ лена. Однако исследователь не торопился с опубликованием результатов. Потребовалось еще десять лет, чтобы догадки получили неоспоримые подтверждения. Вот тогда, в 1892 году, в «Метеорологическом вестнике» и появилась статья «Деревья как летопись засух». Сопоставляя прирост годичных колец акаций с распространением осадков по данным нескольких метеорологических станций юго-за¬ пада России, Шведов сделал вывод о повторяемости засух и на основе своей «дендрометоды» — так он назвал свой метод определения климата по срезам деревьев — предска¬ зал, когда в черноземной полосе России следует ожидать очередную засуху. Родилась новая наука — дендроклима¬ тология, позволяющая по годичным кольцам деревьев определить климат прошлых лет. В начале нашего столетия изучал изменение ширины годичных колец и молодой астроном Э. Дуглас из Лоуль- сонской лаборатории во Флагштафе. Он пытался отыскать связь между количеством пятен на Солнце и климатом на Земле и выбрал кольца деревьев как индикатор климата. Дуглас, как и до него Шведов, считал, что в теплые годы 2 Рассказывав! радиоуглерод 33
с обильными дождями образуются широкие кольца. И на¬ оборот, узкие свидетельствовали о тяжелых климатических условиях. Отсчитывая число колец, он мог достаточно точ¬ но указать, в каком году какая была погода, и связать по¬ годные условия с активностью Солнца. Мы не будем здесь касаться результатов его работы, но отметим, что впоследствии Дуглас создал в Аризонском университете специальную лабораторию дендрохронологии, ставшую сейчас в этой области ведущей лабораторией мира. Но о метеорологических условиях можно судить не только по ширине годичных колец. В годы резкого колебания климата возникают различ¬ ные пороки древесины. Так, у дуба образуется довольно распространенная болезнь — внутренняя заболонь. Она на¬ блюдалась в 1940 году после холодной с сильными и про¬ должительными морозами зимы, которой предшествовали два чрезвычайно засушливых лета. Но такой же вид име¬ ют и кольца, образовавшиеся в 1890 — 1892 годах. Значит, можно полагать, что и эти годы были засушливыми летом и морозными зимой. О вторжении холодных воздушных масс рассказывают и поврежденные клетки в кольцах, образовавшиеся в теплое время. Так, наши знакомые — остистые сосны Невады и Калифорнии — свидетельствуют о необычайно резких похо¬ лоданиях в летние месяцы 1453, 1601, 1884, 1902, 1941 и 1965 годов. Причем последние похолодания подтверждают и метеорологи. Ученые-дендроклиматологи, изучающие климат про¬ шлых лет по деревьям, разгадали уже многое. Так, им уда¬ лось точно установить, что 900 лет назад на нашем конти¬ ненте было время, очень богатое осадками — дожди лили, как в тропиках. А за 1400 лет до этого Землю охватили жесточайшие засухи. Считается, что кольцо должно быть толще со стороны, обращенной на юг, ведь здесь более благоприятные условия для его роста. Однако советский исследователь Н. В. Лове- лиус, работая на Севере, заметил, что деревья, которые рас¬ тут на открытом месте, чтобы лучше противостоять напору ветров, откладывают большое количество древесины с на¬ ветренной стороны. А раз так, то по виду спила можно су¬ дить о том, какие в данной местности преобладают ветры, и не только в настоящее время, но и в далекие эпохи. Так, 34
в пойме одной из рек были обнаружены пни древних де¬ ревьев, которые росли на Севере, далеко за нынешней по¬ лярной границей леса. Но как они могли там выжить? При обследовании пней (а некоторые из них имели диаметр до пятидесяти сантиметров) выяснилось, что наибольший при¬ рост древесины у них не с той стороны, где ожидалось. А раз так, то можно сделать вывод: когда-то, около пяти тысяч лет назад, циркуляция атмосферы была совсем иной. Это и обеспечивало северу более мягкий климат. Другими методами такие сведения не всегда можно получить. Итак, по толщине колец многолетних деревьев, по их ОБРАЗЕЦ,ВЫРЕЗАННЫЙ ИЗ БАЛКИ виду можно с точностью до одного — двух лет проследить, как изменялся климат Земли, когда и в каких областях свирепствовали засухи. Это интересно не только само по себе, но и открывает широкие возможности для историков и археологов. И вот почему. Однажды Дуглас наткнулся в Северной Аризоне на боль¬ шой участок спиленного леса. Он увидел массу пней. Но его удивило не это, а то, что рисунок расположения годич¬ ных колец на них был необычайно схож. Не знаю, в этот момент или позже, но это наблюдение позволило Дугласу вывести такое правило: если два куска древесины имеют одинаково расположенные по толщине кольца, то можно смело сказать, что деревья, из которых они взяты, росли в одно и то же время. Это правило стало краеугольным кам¬ нем дендрохронологии. Предположим, что одно дерево начало расти в 1860 го¬ ду, а другое — в 1890. В 1910 году первое дерево срубили 2* 35
и сделали из него балку для дома. Другое росло еще 65 лет. Если оно развивалось нормально, то в первые двадцать лет роста оно имело такую же последовательность толщин ко¬ лец, как в последние двадцать лет жизни дерева, спиленно¬ го ранее. Таким образом, отыскав одинаковую последова¬ тельность толщин колец, мы можем сказать, что это были годы, когда существовали и росли оба дерева одновременно. Зная, когда спилили одно из них — например, второе, — мы можем по годичным кольцам вычислить и год вырубки первого, а значит, и определить время строительства дома, для которого была сделана балка. Мы можем продолжить нашу работу: найти еще более древнее дерево и отыскав на нем аналогичную последова¬ тельность толщин колец, уйти еще дальше в глубь времени. Теперь, выбрав на ранее выпиленном образце какую-ни¬ будь другую последовательность колец, относящихся к дру¬ гому, более раннему известному периоду времени, и отыс¬ кав ее у других, еще более старых деревьев (в работе нам могут помочь так называемые сигнатурные годы, то есть годы, когда годичные кольца либо очень узкие, либо чрез- 36
мерно широкие, — по ним хорошо ориентироваться в сре¬ зах), мы можем узнать, когда росли и эти деревья. Так, идя от одного дерева к другому, более старому, можно забрать¬ ся в прошлое довольно далеко по шкале времени. Может сложиться неправильное мнение, что дендрохро- нологические исследования можно проводить только по спи¬ ленным деревьям. Спору нет, с ними работать удобнее — кольца на пнях и бревнах видны очень хорошо. А как быть, если дерево живое? Не губить же его. В этом случае из ство¬ ла специальным сверлом можно аккуратно вырезать стер¬ женек размером с карандаш. Этот образец тщательно шли¬ фуют — так кольца на нем становятся особенно хорошо видны. Затем их толщину с точностью до сотых долей мил¬ лиметра измеряют под микроскопом. Дереву эти пробы не вредят — отверстия от сверла заполняются целебной смо¬ лой. Но эти данные относятся к одному дереву. А как же объективно измерить различные образцы? Для этого созда¬ на специальная шкала. Составляется она так: сначала соз¬ дается некая математическая модель. Для данного дерева 37
вычисляется толщина колец при условии, что климат не изменялся. В этом случае различие в кольцах соответству¬ ет лишь возрастным изменениям, а все отклонения рассказы¬ вают о неустойчивости климата. Отклонения от нормы вы¬ ражают математически в «индексах толщины». Располагая их в хронологическом порядке, получают дендрохронологи- ческую шкалу. Последовательность индексов никогда не по¬ вторяется, поэтому, найдя кусок древесины и отыскав схо¬ жую последовательность индексов на шкале, можно ска¬ зать, когда росло это дерево, привязать кольца к определен¬ ным годам. Однако на самом деле все не так просто, как кажется. Ученые только мечтают об образцах древесины с ярко вы¬ раженными четкими кольцами. К сожалению, таких образ¬ цов нет. Чтобы в дереве образовались характерные, бросаю¬ щиеся в глаза черты, должны быть резкие изменения клима¬ та. Но если дерево растет в благоприятных условиях, то изменения климата будут мало сказываться на ширине ко¬ лец. Они из года в год будут примерно одинаковыми. Такие «вялые» образцы в работу, как правило, не идут. По ним нельзя вести датировку. Бывают и другие затруднения. В годы с особо жесткими условиями образуются настолько узкие кольца, что их мож¬ но пропустить. Особенно с такими деревьями, как остистые сосны, у которых, например, на тринадцати сантиметрах радиуса можно насчитать до тысячи и более колец. Здесь, далее несмотря на микроскопы и автоматы, помогающие ученым, можно потерять несколько колец. А это уже годы. Случается зачастую и так, что после установившегося лета, когда уже, как вы помните, начинают образовываться ма¬ ленькие клеточки древесины, внезапный обильный дождь вызывает дополнительный рост больших клеток. В этом случае образуется еще одно кольцо. Для натренированного исследователя такие «фальшивые» кольца сразу же видны, но неискушенный человек может и сосчитать их. И сразу же появятся лишние годы. Это только часть ловушек, ко¬ торые расставляет природа исследователям. Как видите, работа у дендрохронологов не такая уж простая. И тем не менее эти исследования ведутся во мно¬ гих странах мира, и сейчас с помощью таких «долгожите¬ лей», как секвойи, остистые сосны, арчи туркестанские, со¬ ставлена шкала, уходящая в прошлое на 10 000 лет. С по- 38
мощью таких шкал уже сделано много интересных откры¬ тий. Вот одно из них. Бесспорно, раскопки Новгорода необычайно интересны. Этот город возник в конце первого тысячелетия. Его возво¬ дили на влажной почве, и хотя это обстоятельство достав¬ ляло массу хлопот его жителям, зато оказало большую помощь историкам, так как именно благодаря сырости в земле осталось множество мельчайших предметов бы¬ та. Сохранились бревенчатые мостовые, детали деревян¬ ных украшений домов, мебель, деревянная посуда. Там, где почва сухая, люди роют колодцы, строят подвалы. При этом они разрушают остатки старых сооружений, кото¬ рые были на этом месте. Жителям Новгорода, спасаясь от влаги, приходилось поднимать свои дома на бревенчатых кладях. Многие старые сооружения, к великой радости архео¬ логов, хорошо сохранились в земле. Эти-то деревянные останки и послужили для точной датировки построек в Древнем Новгороде. Раньше для возведения домов и храмов лес заготовля¬ ли в зимнее время, чтобы с наступлением теплых дней на¬ чать строительство. Поэтому последнее кольцо прироста древесины, которое можно увидеть на бревне из фундамен¬ та, будет соответствовать году, предшествующему дате за¬ кладки этого сооружения. Каждая закладка храма в Новгороде была крупным событием, и запись о нем делалась в летописях. Поэтому, взяв по кусочку древесины из фундаментов нескольких церквей, удалось построить дендрохронологическую шкалу, охватывающую более полутора столетий. Это было начало. Ученым особенно повезло» когда в 1951 — 1962 годах был вскрыт самый большой раскоп. Он доставил исследова¬ телям богатый материал: целый квартал древнего города, пересеченный тремя улицами — Великой, Козьмодемьян¬ ской и Холопьей. Но особенно полезной оказалась обнару¬ женная мостовая. Новгородцы очень ревностно следили за дорогами, и как только они переставали соответствовать «техническим тре¬ бованиям» — их подновляли: перекрывали новым слоем бревен. Так возникло многоярусное сооружение, в котором ученые насчитали двадцать восемь настилов. Исследование 39
срезов бревен от каждого яруса позволило еще больше раз¬ двинуть шкалу времени. С помощью шкалы стало возможным установить, когда был сделан каждый ярус. А заодно и датировать мно¬ гие находки, обнаруженные в каждом слое. Самый древний настил одной из улиц — бывшей Козьмодемьян¬ ской — был изготовлен в 953 году, пятнадцатый настил сверху — в двадцатые — тридцатые годы XIII века, а девятый был сооружен в сороковые — шестидесятые годы XIV века. Получалось, что «службы коммунального хо¬ зяйства» Новгорода подновляли мостовую через каждые тридцать лет. Дендрохронологическая шкала помогла и дальше про¬ читать «деревянную книгу» Новгорода. С ее помощью уда¬ лось определить время не только закладки, но и постройки некоторых зданий, о которых по летописям было известно очень мало или не говорилось вообще ничего. 40
А вот еще пример, когда деревья помогли установить истину. Середина XIX века была периодом территориального и политического споров на американском Юго-Западе. Конец войны с Мексикой в 1848 году был скреплен договором, ко¬ торый признавал все требования индейцев. В том числе и известного по многим романам племени навахо. Тем не ме¬ нее все туземцы были согнаны с исконных земель и пере¬ селены в далекие резервации в США. Через двадцать лет был заключен новый договор, и племени навахо разрешили вернуться в родные края. Но конгресс требовал, чтобы они доказали свои права на земли, особенно на отторгнутые в 1848—1868 годы. И эти свидетельства были даны. Не толь¬ ко устные рассказы, воспоминания и другие документы, но и деревья подтверждали права индейцев. Были найдены за¬ брошенные жилища индейцев, и по бревнам, пошедшим на создание жилищ и различных предметов обихода, ученые установили время их создания. Таким образом, вы видите, что деревья-долгожители — это как бы живые компьютеры, автоматически вводящие в свою память данные о климате и условиях жизни на Зем¬ ле за многие века. Методы дендрохронологии позволяют точно определить время постройки или перестройки древ¬ них строений, образования болот, наносов, похоронивших под собой деревья, изменения климатических условий, а также датировать исторические события, о которых нет све¬ дений в летописях. Но мы отклонились от нашего повествования. И теперь постараемся ответить на вопрос, как дендрохронология по¬ могает радиоуглеродному методу.
ГЛАВА V РАДИОУГЛЕРОД ИСПРАВЛЯЕТ ИСТОРИЮ Еще сто лет назад, когда археологи хотели датировать ту или иную находку, им могла помочь только интуиция. Существовала лишь трехпериодная шкала времени, по ко¬ торой все найденные предметы относили к каменному, брон¬ зовому или железному веку. Это было просто и удобно. Тот период, когда главные орудия труда были сделаны из кам¬ ня, назывался каменным веком. С появлением у людей мед¬ ных орудий труда кончился век камня и начался век ме¬ талла. Вначале более мягкого — меди и ее сплава — брон¬ зы, а затем и железа. Однако четкого разделения между этими периодами не было. Люди, жившие даже в одной области, пользовались и каменными, и деревянными, и металлическими орудия¬ ми. Кроме того, не везде развитие шло одинаковыми темпа¬ ми. Если в одних районах люди уже пользовались метал¬ лическими орудиями труда, то в других они еще не умели обрабатывать землю и довольствовались поисками съедоб¬ ных злаков, меда, ловили рыбу и охотились на животных. 42
Все это затрудняло точную датировку исторических на¬ ходок. Их возраст определялся гадательно и целиком ле¬ жал на совести исследователя, зависел от его взглядов на развитие общества. Еще хуже обстояло дело с более поздними временами предыстории, когда требовалось сравнить, какие страны бы¬ ли более развитыми, а какие отставали. Поэтому для еди¬ ной хронологии стали все сравнивать с историей Древнего Египта и Месопотамии. И это тоже было понятно. Ведь в этих странах существовала письменность. Хронология Египта может быть прослежена почти на четыре тысячи лет назад, так как в письменных памятни¬ ках культуры этой страны упоминались те или иные астро¬ номические события, о которых мы точно знаем, когда они происходили (например, солнечные затмения). Затем, еще на одиннадцать столетий, вплоть до 3000 года до нашей эры, можно проследить историю Египта по дошедшим до нас спискам правителей страны. Хотя здесь достоверность датировки, естественно, ниже. Считалось, что все более сложные и интересные памят¬ ники культуры и орудия относятся к Ближнему Востоку, который, в силу этих соображений, становился носителем культуры. Поэтому все события и археологические находки в Европе пытались привязать к Древнему Египту и Месо¬ потамии. В первые годы нашего столетия этот метод привели в систему, был создан так называемый «топологический ме¬ тод». Он заключался в том, что создавалась некая картина развития орудий производства, оружия и памятников архитектуры в каком-либо районе, и эта картина сравнива¬ лась с соседними районами. Прилегающие участки свя¬ зывали друг с другом, пока такая цепочка не дотягивалась до развитых районов Древнего Востока. Считалось, что чем дальше район от центров цивилизации, тем требуется боль¬ ше времени, чтобы какие-нибудь достижения передовых стран дошли до «диких», «варварских» стран Европы. Этот топологический метод существовал довольно долго. Многие историки пользовались им еще в двадцатые годы нашего века. По мере развития археологии в этом методе начали по¬ являться неувязки. Некоторые ученые стали выступать с заявлениями, что Египет не был единственным очагом ци- 43
вилизации. Они считали, что в «копилку предысторической культуры» большой вклад внесла Древняя Греция. Во многих местах Европы археологи нашли древние захоронения. Они сложены из огромных каменных глыб, весящих иногда сотни тонн. В этих гробницах находили фигурки из камня, кинжалы, инструменты. Чтобы создать такие захоронения, получившие название мегалитических (от греческих слов «мега» — большой и «литое» — ка¬ мень), нужны были определенные технические навыки, нужна была религиозная подоплека для их сооружения. Археологи высказали предположение, что эти захороне¬ ния связаны с круглыми гробницами бронзового века, об¬ наруженными на острове Крит. Считалось, что греческие колонисты с берегов Эгейского моря основали свои поселе¬ ния в Иберии, на территории нынешних государств Испа¬ нии и Португалии. Они и завезли свои познания в архитек¬ туре, религии, обычаях похорон. Иберийским гробницам был приписан возраст постройки не более двух с полови¬ ной тысяч лет до н. э., а схожим мегалитическим гробни¬ цам во Франции и Англии, как расположенным дальше от первых поселений греческих колонистов, более позднее вре¬ мя. Правда, ученых смущало, что сходство между керами- 44
УКРЕПЛЕНИЯ НА ОСТРОВЕ СПРОС УКРЕПЛЕНИЯ НА ИБЕРИЙСКОМ ПОЛУОСТРОВЕ кой и фигурками Иберии с греческими было не так уж ве¬ лико. Но это были мелочи. Аналогично рассуждали и при датировке поразитель¬ ных храмов Мальты, в которых балки со скульптурными изображениями были украшены орнаментом в виде спира¬ лей. Эти спирали были схожи с орнаментами греческих храмов на острове Крит, относящихся к 1800—1600 годам до нашей эры. Поэтому и мальтийские храмы были отнесе¬ ны к тому же или более позднему времени. Многие годы археологическая наука считала установлен¬ ным фактом, что в Европе древнейшие металлурги и мас¬ тера, добывавшие медные руды и изготовлявшие из метал¬ ла различные орудия, появились не ранее конца третьего — начала второго тысячелетия до нашей эры, что умение вы¬ плавлять руду пришло сюда тоже через Средиземноморье. В этом убеждали находки в Югославии, схожие с изделия¬ ми из Трои. Но так как находки в Греции относили к 2700 году до н. э., то отсюда делались выводы, что металлургия на Балканах развилась как результат контактов с Троей в более позднее время. Во всех этих случаях археологи сходились на том, что развитые страны «сеяли семена цивилизации среди варва¬ ров и дикарей, населяющих Европу». И хотя ученые 45
видели уязвимые места в этих рассуждениях, у них не было точного способа, позволяющего установить истину. Открытие радиоуглеродного метода позволило все рас¬ ставить по местам. Стоило определить возраст некоторых находок, как старые представления о предыстории челове¬ чества стали получать удары со всех сторон. Правда, до двух с половиной тысяч лет до н. э. все было верно. Но вот неолит, характеризующийся изобретением глиняной посу¬ ды, металлургии, началом земледелия, с четырех с полови¬ ной тысяч лет до н. э. сдви¬ нулся до восьми тысяч лет. Этот первый удар еще ничего не доказал, он толь¬ ко сдвинул даты, и разви¬ тие сельского хозяйства на Ближнем Востоке все рав¬ но оставалось более ран¬ ним, чем в Европе. А так как до измерений радио¬ углеродным методом все даты были гадательными, то отступление неолита назад говорит лишь о том, что предположения ученых об этом периоде в истории человечества не были до¬ статочно смелыми. Затем последовали более существенные удары. Радиоуглеродный метод показал, что каменные могильники Англии восходят по крайней мере к третьему тысячелетию до нашей эры. Такой же возраст имеют мегалитические сооружения во Франции. Но, как вы помните, на предполагаемой прародине их воз¬ водили где-то около двух с половиной тысяч лет до н. э. Получалась неувязка — «дети» были старше «родителей». Тогда большинство археологов пошло по самому простому пути — они не поверили физикам и заявили, что фран¬ цузские специалисты, которые производили определение возраста этих древних построек, ошиблись в оценке и что при более тщательных измерениях и уточнении 46
методики радиоуглеродной датировки эти противоречия ис¬ чезнут. Однако проверка не устранила противоречий. Определение времени конца неолита для Балкан дало четыре тысячи лет до н. э.; получалось, что медная метал¬ лургия Балкан и обнаруженные там скульптуры были бо¬ лее чем на тысячу лет старше своих эгейских прототипов. Вот здесь-то и сдали нервы у многих историков: они заяви¬ ли, что метод определения возраста по радиоуглероду неве¬ рен и пользоваться им для установления хронологии нельзя. Правда, не все ученые были так категоричны в своих заявлениях. «На данные для Европы влияет какой-то специ¬ фический фактор, который и путает все карты, а для Ближ¬ него Востока он не так значителен», — говорили некото¬ рые и подтверждали свои возражения обнаруженными рас¬ хождениями и с хронологией Египта: для многих находок, которые датировались 3000—2000 лет до н. э., радиоугле¬ родный метод систематически уменьшал возраст на сто лет. Казалось бы, несущественно, но это маленькое из¬ менение служило веским аргументом в споре с физиками. Археологи вернулись к своим старым методам датиров¬ ки, не заботясь о расхождениях, которые давали радиоизо¬ топные исследования. Но физиков это озадачило. Сам «отец» метода Либби считал, что, возможно, ошибка и есть, но где-то до пятого тысячелетия до н. э. К четырехтысяч¬ ному году до н. э. она исчезает. И все же египтологи внес¬ ли сомнения. Физики стали искать доказательства своей правоты. И хотя, как будет видно чуть позже, в споре о хронологии Египта правы оказались историки, победа в схватке за евро¬ пейскую хронологию осталась за физиками. И помогли им выиграть этот бой, как это ни странно звучит, остистые сос¬ ны, о которых мы так подробно рассказывали в предыду¬ щей главе. Дело в том, что у некоторых экспериментаторов тоже закралось сомнение: а так ли уж непогрешим Либби, и насколько верно его утверждение о том, что скорость об¬ разования углерода-14 оставалась постоянной? Физики взялись за работу. Первая проверка была сде¬ лана в 1960 году на образцах древесины гигантской сек¬ войи. Для этого из нее вырезали годичные кольца (а вы по¬ мните, что специалисты могут точно сказать, в каком году 47
они образовались) и в каждом из них определяли содержа¬ ние радиоуглерода, конечно, с учетом естественного распа¬ да. Уже первые опыты показали, что около 650 года н. э. наблюдаются некоторые отклонения в количестве радиоуг¬ лерода от современного. Но секвойи не позволяли заглянуть далеко в глубь веков. Вот здесь-то и помогли остистые сос¬ ны, эти долгожители растительного мира. По ним была сде¬ лана проверка на 8200 лет назад. Эту трудоемкую, воисти¬ ну ювелирную работу проделал Эдмунд Шульман из Ари¬ зонского университета. Но он не смог закончить исследова¬ ния, их продолжил его ученик и последователь Чарльз Уэлси Фергюсон. Он составил специальную программу для электронно-вычислительной машины, которая и помогла создать дендрохронологическую шкалу. Для измерения радиоактивности образцов Фергюсон ра¬ зослал их в три разные лаборатории. Результаты исследова¬ ний совпали, причем довольно точно. Однако было отмече¬ но и расхождение между возрастом, даваемым по отсчету годичных колец и измеренным по радиоуглероду. В универ¬ ситете города Сан-Диего профессор Ганс Зюсс исследовал более трехсот образцов и построил график этих отклоне¬ ний, который четко и однозначно показывал, что расхож¬ дения между дендрохронологическим и радиоактивным ме¬ тодами незначительны лишь до 1500 лет до н. э. По мере ухода в более далекое прошлое эти расхождения все боль- 48
ше и больше увеличиваются и уже в 2500 году до н. э. до¬ стигают 700 лет. Поэтому и неудивительно, что находки, возраст которых определяется по методу Либби, становятся слишком «молодыми». График, построенный Зюссом, оказался необычайно по¬ лезным археологам, так как помогал проводить корректи¬ ровку данных. Физики устанавливали количество радиоуг¬ лерода в образце и определяли, какому возрасту он соот¬ ветствует, а затем по «кривой Зюсса» вводили поправки. Именно так были устранены «неувязки с Египтом». Как уже говорилось, в этом споре действительно победили архео¬ логи, которые настаивали на своей правоте. Теперь сомнения исчезли. Исправления, внесенные Зюс¬ сом, показали, что, в общем, метод Либби вполне приме¬ ним в археологии. Однако выяснилось и другое. В дополне¬ ние к большим расхождениям — как их называют, расхож¬ дениям первого порядка — на графике Зюсса явно видны и расхождения второго порядка, значительно меньшие. Они причудливыми волнами накладываются на основную кривую. Это, естественно, еще более усложнило работу по дати¬ ровке находок по радиоуглероду, зато делало полученные результаты более надежными. Но вернемся к хронологии доисторической Европы. Пересмотр фактов показал, что утверждение о перехо¬ де знаний от «центров культуры к варварам», не имевшим 49
ни письменных памятников, подобных египетским, ни древ¬ них календарей, как на Древнем Востоке, неверно. Теперь уже высказывалось мнение о том, что всю хронологию Ев¬ ропы следует сдвинуть. Мало кто сомневался в древности испанских и порту¬ гальских мегалитических могильников. Их отнесли к 2900 году до н. э. Да и другие подобные сооружения Европы ото¬ двинулись за 2500 лет до н. э. Таким образом, оказалось, что мегалитические захоро¬ нения Бретани были построены на тысячу лет с лишним ранее первого появления монументальной похоронной архи¬ тектуры в восточном Средиземноморье и за 1500 лет до сооружения пирамид. А раз так, то нет никаких оснований считать мегалитическую культуру «вывезенной на папи¬ русных лодках с Ближнего Востока», как сказано в одной из статей на эту тему. Так же пришлось поступить и с датировкой историче¬ ских памятников Мальты. Возраст храмов на этом острове пришлось сдвинуть почти на 300 лет в глубь веков. Стало ясно, что украшавшие их стены спирали не могут быть ре¬ зультатом влияния Эгеиды. Храмы Мальты являются мест¬ ными сооружениями, и их создателей не могли вдохнов¬ лять древнегреческие образцы строительства. Изменился взгляд и на историю материальной культу¬ ры Балканского полуострова. Оказалось, что в давние времена медная металлургия на Балканах была достаточно высоко развита. Она позволя¬ ла отливать довольно сложные инструменты и оружие за¬ долго до появления аналогичных изделий в Древней Гре¬ ции. Эти изделия были обнаружены на больших расстояни¬ ях от мест их изготовления, что говорит о существовавшем в то время обмене культурными ценностями. Так, орудия труда, изготовленные из металла одного из самых крупных рудников древности Аи Бунар, расположенного на терри¬ тории нынешней Болгарии, находят за тысячи километров от Балкан — на Украине, в Молдавии, Румынии. Значит, добывать и обрабатывать медь в Европе стали гораздо рань¬ ше, чем в Греции. Итак, радиоуглерод произвел революцию в истории. Он позволил уточнить хронологию древнего мира; в корне из¬ менил наши представления о Европе. Она развивалась сво¬ им путем. Конечно, между Европой и странами Востока 60
происходил культурный обмен. Изобретения и идеи, при¬ надлежащие одному народу, переходили, естественно, к другому. Но мы недооценивали творческих способностей обитателей доисторической Европы. Историки и археологи поверили в радиоуглеродный ме¬ тод датировки, зато перед физиками появилось много новых вопросов. Отчего на графике, построенном Зюссом, имеются отступления? С чем они связаны? Чтобы ответить на эти вопросы, нам придется вернуться к космическим частицам.
ГЛАВА VI КОСМИЧЕСКИЕ СТРАННИЦЫ Одну из первых гипотез о происхождении космических частиц высказал американский физик Роберт Милликен. Он полагал, что они зарождаются в межзвездном простран¬ стве во время ядерных реакций. «Откуда еще могут браться частицы с такой энергией, во много раз превосходящей энер¬ гию движущихся в недрах звезд атомов, как не из этого акта творения?» — спрашивал он своих оппонентов. Долгое время никто не мог возражать ему, хотя огрехи в гипотезе видели многие. В 1949 году известный физик-ядерщик Энрико Ферми теоретически показал, что время жизни космических частиц в нашей Галактике ограничено их столкновениями с атома¬ ми межзвездного газа. Зная плотность этого газа, он вычис¬ лил, что средняя продолжительность жизни частиц равна двумстам миллионам лет. Таким образом, за время сущест¬ вования нашей Солнечной системы они обновлялись много 62
раз. На смену «умершим» приходили новые. А это означа¬ ло, что где-то в космосе спрятана «машина», постоянно вы¬ рабатывающая космические лучи. Все частицы, испускаемые каким-либо источником, рас¬ пространяются, подобно свету, прямолинейно. А раз так, то, как казалось многим ученым, появлялась возможность определить, откуда они приходят: создать специальный, ре¬ гистрирующий космические лучи «телескоп» и методично обследовать небосвод в поисках источников космического излучения. Первым под подозрение попало Солнце. Но если дейст¬ вительно частицы, как и свет, испускаются нашим свети¬ лом, то должны наблюдаться изменения их потока — как говорят ученые, суточные вариации. Днем число частиц должно возрастать, ночью — падать, так как толща нашей планеты поглотит их, не пропустит к наблюдателю. Но оказалось, что со стороны Солнца частиц приходит столько же, сколько и с противоположной. Правда, почти столько же. Если быть точным, Солнце тоже вырабатывает их, но в сравнительно малом количестве. Может быть, космические частицы порождаются звез¬ дами? Но ни от одной из них не удалось наблюдать потока частиц. Космические лучи «обдували» нашу планету со всех сторон одинаково. Этому явлению вскоре нашли объяснение. Если даже звезды и порождают космические частицы, то во время путешествия по безднам космоса их пути многократ¬ но изменяются. Дело в том, что в космосе имеются магнит¬ ные поля. Они расположены хаотично. Поэтому и траекто¬ рии частиц, попавших в такие поля, тоже хаотичны: их движение напоминает иногда толчею молекул. Проходит огромное время — тысячи и миллионы лет, — пока частицы, покинув место своего рождения, доберутся до Земли. Их путь чрезвычайно сложен, и поэтому трудно узнать, откуда они пришли и где возникли. Гуляя по магнитным полям Га¬ лактики, они «забывают свой родной дом». Вот поэтому-то космические частицы и приходят к нам со всех сторон. Так что же, частицы все-таки рождаются звездами? Против этой гипотезы были серьезные возражения. Если звезды вырабатывают такое же количество космических частиц, как Солнце, то из-за более близкого расположения к Земле наше светило должно полностью «затмевать» их излучение. Точно так же солнечный свет забивает слабое 53
мерцание звезд. Правда, есть звезды более активные, чем Солнце, но их не так уж и много. Была и другая трудность, с которой столкнулись творцы этой гипотезы: чем объяснить огромные энергии частиц, прилетающих из космоса, в десятки и сотни тысяч раз большие, чем сейчас получает человек на самых мощных ускорителях? Можно было предположить, что звезды толь¬ ко порождают частицы, а дальше их разгоняют имеющиеся в космосе электромагнитные поля. Точно так же ускоряют¬ ся заряженные частицы в циклотроне. Пусть эти поля чрез¬ вычайно слабы, но они занимают пространство во многие тысячи световых лет. Двигаясь в них, частицы ускоряются медленно, но за миллионы лет накапливают огромную энер¬ гию. Они могут разгоняться и между двух движущихся на¬ встречу друг другу магнитных фронтов. Отражаясь то от одного из них, то от другого, космические частицы набира¬ ют большие скорости, а значит, могут приобрести и значи¬ тельную энергию. Так можно объяснить, почему космические частицы име¬ ют самые различные энергии. Все зависит от того, как дол¬ го блуждала частица до встречи с Землей. Если недолго, то и энергия ее мала. Может быть и другое объяснение. Частицы двигаются в электрических полях Вселенной, то ускоряясь при дви¬ жении вдоль силовых линий, то, наоборот, замедляясь, если перемещаются «против» поля. Некоторым везет меньше, другим больше — отсюда и появляются частицы разных энергий. Попадаются и «счастливчики» — частицы, кото¬ рые долгое время двигаются по направлению поля и благо¬ даря этому разгоняются до колоссальных энергий. Но таких частиц мало. А если предположить, что космические лучи приходят к нам из других галактик? Как говорит академик В. Л. Гинз¬ бург, такое положение можно сравнить с наполнением бас¬ сейна из озера. Если нет специального насоса, то уровень воды в обоих водоемах через некоторое время станет оди¬ наковым. Но такого насоса, накачивающего частицы в нашу Галактику, пока не обнаружено. Кроме того, если бы обра¬ зование космических частиц шло только в нашем участке Вселенной, то они «вытекали» бы в другие галактики, и было бы еще труднее объяснить их количество и постоян¬ ство. Да и что нового дает эта гипотеза? Если космические 54
лучи и рождаются в других звездных мирах, то вопросы, какие объекты их порождают и почему, остаются. Остается загадкой и другое: а почему они не могут об¬ разовываться у нас? Чем наша Галактика хуже? Правда, возможно, во Вселенной есть какие-то неизвестные нам ис¬ точники излучения, но мы о них ничего достоверного пока не знаем. Они относятся к области чистой фантастики. Так, например, некоторые ученые пытаются объяснить «накач¬ ку» космоса частицами за счет взрывов, происходящих в ядрах галактик. Но это тоже маловероятно, так как такие события происходят чрезвычайно редко (раз в десять — сто миллионов лет), и многие частицы до нас просто не доберут¬ ся. Да и трудно объяснить, как наполнить излучением кос¬ мический резервуар размерами в миллионы световых лет за счет таких редких взрывов. Ну что ж, можно подвести итог. Как космические части¬ цы могут ускоряться, объяснено хорошо, сложнее обстоит дело с их зарождением. Попытаемся все же отыскать какие-нибудь необычные небесные объекты, способные производить необходимое ко¬ личество космических частиц, а следовательно — и тот фон радиоуглерода, который образуется за счет этих космичес¬ ких гостей. Но где отыскать эти объекты?
ОБРАЗОВАНИЕ • БЕЛОГО КАРЛИКА МАССА ЗВЕЗДЫ МЕНЬШЕ 1,4 МАССЫ СОЛНЦА • .у. * •—~ 7ШЩШ, ^. . вспышка сверхновой,У;::!,жЖ//> МАССА ЗВЕЗДЫ БОЛЬШЕ 1,4 МАССЫ СОЛНЦА ГЛАВА VII ВЗРЫВАЮЩИЕСЯ ЗВЕЗДЫ Иногда бывает очень полезно созерцать небо. Как-то вечером 1925 года один южноафриканский поч¬ тальон шел с работы домой. Он остановился полюбоваться звездным небосводом. Его внимание привлекло созвездие Живописца. Что-то в нем было не так. Привычные для глаз очертания нарушала новая звезда; еще вчера ее здесь не было. Почтальон поспешил домой, чтобы сообщить об этом событии в ближайшую обсервато¬ рию. Через несколько часов новую звезду уже наблюдали многие астрономы. Это далеко не единственное открытие новых звезд, сде¬ ланное астрономами-любителями. Так, новую в созвездии Персея в 1901 году открыл киевский гимназист, новую в со¬ звездии Короны в 1946 году — обходчик железнодорожных путей, а новую в созвездии Геркулеса в 1960 году — норвеж¬ ский любитель. Так что чаще смотрите на небо — может, и вам повезет, и ваше имя появится среди открывателей новых звезд. А шансов у вас много. Как показывают под¬ счеты, в нашей звездной системе ежегодно вспыхивают де¬ сятки и даже сотни новых звезд. Но мы замечаем только ближайшие к нам, наиболее яркие. За последние шесть¬ десят лет в нашей звездной системе открыто более ста пятидесяти новых. 66
Собственно, название «новая звезда» или просто «но¬ вая» — очень неудачное название. И это признают все. Оно возникло давно и оправдывается только тем, что в старину действительно думали, будто это только что родившиеся звезды. Древнегреческий историк Плиний рассказывал, что около 134 года до н. э. в созвездии Скорпиона наблюдалась яркая вспышка. Ее заметил великий ученый древности Гип¬ парх. Естественно было предположить, что он наблюдает акт творения нового светила. Но вскоре эта звезда погасла. Пораженный Гиппарх переписал тогда все видимые на не¬ босводе звезды с указанием их места. Теперь он был спо¬ коен — если где-нибудь появится новая звезда, он ее сразу же заметит. В том, что звезда так быстро погасла, ученый древности ничего удивительного не видел. Как считалось тогда, та¬ кая новообразованная звезда очень непрочна и поэтому скоро разрушается. Каталог Гиппарха включал более пятисот самых яр¬ ких звезд. С годами его переписывали, уточняли, совершен¬ ствовали и пополняли астрономы Древней Греции, Рима, Арабского Востока и Европы. Он стал интернациональ¬ ным. Именно ему мы обязаны названиями и очертания¬ ми созвездий, которыми все пользуются и в настоящее время. Конечно, взгляды Гиппарха безнадежно устарели. Сей¬ час уже хорошо известно, что новые звезды существовали давно, но вдруг за сутки-другие они разгорались, их блеск увеличивался в тысячи, даже в миллионы раз. Они разду¬ вались, как мыльный пузырь, увеличиваясь в объеме. На¬ пример, новая в созвездии Живописца через несколько дней достигла размеров в 600 миллионов километров, то есть она стала больше диаметра орбиты Марса! Но в звездных масштабах взрыв новой не представля¬ ется чем-то потрясающим. А потеря вещества звезды при взрыве и совсем мала — она теряет всего одну стотысяч¬ ную долю своей общей массы. Отчего же происходят вспышки новых? Как-то профессор Б. А. Воронцов-Вельяминов заметил, что число гипотез о происхождении новых превышает чис¬ ло самих новых, наблюдавшихся за всю историю астроно¬ мии. Это, конечно, преувеличение, но действительно, каких только не было предположений. 67
Взрыв наблюдается тогда, когда встречаются два мете¬ орных потока, — гласила одна из гипотез, и многочислен¬ ные столкновения пылинок наблюдатели на Земле отмечают как одну яркую вспышку. Но это, конечно, неверно, так как в метеорных потоках отдельные пылинки отстоят друг от друга на десятки километров — и их столкновения прак¬ тически невозможны. Приписывались вспышки и более экзотичным причинам, например... столкновениям двух звезд. Но автор этой ги¬ потезы явно не учитывал, что такие жуткие космические катастрофы — уже совсем невероятные явления и вряд ли могут происходить так часто, как наблюдается появление новых. Были и не такие эффектные, а потому и более правдо¬ подобные предположения. Так, согласно одному из них, считалось, что новая — это звезда с естественным спутни¬ ком, движущимся по вытянутой орбите. Когда спутник при¬ ближается, то на звезде происходят различные потрясе¬ ния — ряд вспышек, извержений, увеличивающих ее блеск. По мере удаления спутника звезда приходит в нормальное состояние. Уже в наше время один из астрономов, вспомнив об этой теории, заявил, что новые — это двойные звезды, в резуль¬ тате взаимодействия которых и происходят взрывы. Сейчас считается, что вспышки — закономерный этап в развитии звезд. Звезды взрываются, сбрасывают газовую оболочку, а сами сжимаются, превращаются в совершен¬ но иной тип звезд — белые карлики, невидимые в теле¬ скопы. Вспышка новой происходит тогда, когда энергия, накоп¬ ленная в ходе ядерных реакций внутри звезды, вдруг начи¬ нает резко выделяться. Это похоже на взрыв гигантской сверхбомбы. За несколько дней звезда выделяет столько энергии, сколько наше Солнце за десятки тысяч лет. Мак¬ симум яркости родившейся новой приходится на тот мо¬ мент, когда она сбрасывает газовую оболочку. Эта оболочка расширяется и в конце концов рассеивается в пространст¬ ве. Сама же звезда, израсходовав свои силы, как вулкан после извержения, затихает, возвращаясь к прежнему со¬ стоянию, чтобы через некоторое время пробудиться, вспых¬ нуть вновь. Можно наблюдать и последствия таких взрывов. В 1918 58
году вспыхнула новая в созвездии Орла. После этого взры¬ ва астрономы увидели, что звезда окружена туманной обо¬ лочкой, которая наблюдалась до 1941 года, когда стала на¬ столько слабой, что ее невозможно было разглядеть. Если взрывы новых звезд своей грандиозностью могут поразить воображение людей, то еще больше впечатляют взрывы сверхновых звезд. Они отличаются от новых тем, что вспыхивают только один раз. Их вещество разлетается во все стороны с громадной скоростью — до шестисот ки¬ лометров в секунду. В этот момент сверхновые сияют в мил¬ лиарды раз ярче прочих звезд. Если блеск нашего Солнца сравнить со светлячком, новую — со свечой, то сверхновая будет сиять, как мощный прожектор. Немудрено, что в раз¬ личных исторических документах неоднократно упомина¬ лись такие события. Девятьсот с лишним лет назад древний китайский лето¬ писец Ма Дуань-линь увидел и описал редкое по красоте зрелище: казалось, огромная раскаленная игла проткнула тьму ночи. Там, где только что чернел небосвод, вспыхну¬ ла и засверкала яркая звезда. Это было в 1054 году. Вот как это событие записано в летописи: «Появилась звезда-гостья к юго-востоку от звезды Тиян-Куан и исчезла более чем через год». Другой звездочет пишет: «Она была видна днем, как Венера, лучи света исходили из нее во все стороны, и цвет ее был красновато-белый». Аналогичные записи сделали японские и арабские наблюда¬ тели. Гораздо лучше описана вспышка сверхновой 1572 года, которую зарегистрировал из¬ вестный астроном Тихо Браге. У него был обычай — каждый вечер перед сном осматривать небосвод, даже если он не вел никаких наблюдений. И вот од¬ нажды он увидел среди привыч¬ ных звезд новую яркую звезду в созвездии Кассиопеи. Шли дни, блеск звезды все увеличи¬ вался. Ее уже стало возможным наблюдать днем. Суеверные лю¬ 69
ди приняли звезду за сигнал бедствия, символ конца мира. По Европе лился колокольный звон, люди молили бога о прощении, замаливали грехи. И, как им казалось, успеш¬ но — звезда стала терять свой блеск и исчезла. А засуха и голод, которые совпали с появлением сверхновой, оста¬ лись. Прибавились еще и эпидемии. Молитвы не помогли. Но не все видели во вновь появившейся звезде вестницу несчастий. Ученые и в те времена старались записать свои наблюдения, чтобы они дошли до потомков. Вот как опи¬ сывает появление этой звезды известный в свое время аст¬ роном Михель Местлин: «...Появилась новая звезда в тро¬ не Кассиопеи, там, где он касается края Млечного Пути; она привлекала внимание своим ярким блеском, небывалой звездной величиной и удивительностью событий, превосхо¬ дя по силе не только Сириус, ярчайшую звезду неба, но также и Юпитер и, пожалуй, Венеру». Появление следующей новой отметил Иоганн Кеплер. Она вспыхнула в 1604 году в созвездии Змееносца. Кеплер «проследил все фазы ее развития и после ее исчезновения написал сочинение, где не только описал увиденное, но и дал толкование этому событию. Очередная сверхновая появилась в созвездии Андроме¬ ды в 1885 году. Ее открыл в Дерптской обсерватории (ныне город Тарту) наш соотечественник Эрнст Гартвиг. Здесь были перечислены наиболее выдающиеся вспыш¬ ки сверхновых, потому что это довольно редкое явление. В нашей Галактике они вспыхивают раз в 50—100 лет. Однако, если держать под наблюдением сотни галактик, то немело можно сказать, что в течение года хотя бы в одной из них вспыхнет сверхновая. Чтобы регистрировать такие "события, сейчас организована международная служба сверх¬ новых. По программе этой службы области неба, наиболее богатые галактиками, систематически фотографируются, что позволяет открывать каждый год несколько сверхновых, вспыхивающих в глубинах космоса. Немало их открыли и советские наблюдатели на Крымской, Абастуманской и Бюро канской обсерваториях. Число зарегистрированных во все времена сверхновых сейчас составляет значительную цифру — около трехсот пятидесяти. В XVIII веке французский астроном Шарль Мессье от¬ крыл Крабовидную туманность — слабо светящееся пятно. Позднее, наблюдая за туманностью, ученые заметили, что 60
она расширяется. Удалось определить и скорость расшире¬ ния. Ну, а зная эту величину, было легко подсчитать, ког¬ да произошел взрыв. Оказалось, именно тогда, когда ки¬ тайский звездочет наблюдал вспышку звезды, то есть в 1054 году. Так туманность была отождествлена со взрывом сверхновой — она была его последствием. У сверхновой Кеплера тоже обнаружена слабая клочковато-волокнистая туманность. Отсюда вполне естественно было предположить, что большая туманность в созвездии Лебедя — тоже оста¬ ток сверхновой. Сейчас таких туманностей насчитывается более тридцати. Возраст некоторых из них определяется в десятки тысяч лет. К сожалению, отчего происходят взрывы сверхновых, мы можем только догадываться. Астрономы видят вспыш¬ ку, когда она уже произошла, и, следовательно, ничего не могут сказать о ее начале и развитии. Еще в 1934 году из¬ вестные исследователи В. Бааде и Ф. Цвикки, в поисках причин взрывов такого масштаба, указали на вероятность быстрого выгорания звезды, превращения ее в нейтронную звезду. Теоретически эту возможность предсказал еще в 1932 году выдающийся советский физик-теоретик Л. Д. Лан¬ дау. Но какое ядерное горючее может дать взрыв такой си¬ лы? Обычная термоядерная реакция, которая идет на на¬ шем Солнце — слияние четырех ядер водорода в ядро ге¬ лия, — медленная реакция. Звезда расходует водород за многие миллиарды лет. Если звезда достаточно велика, то по мере сгорания ядерного горючего из-за действия больших гравитационных сил звезда сжимается, и температура в ее центре возраста¬ ет. А это приводит к тому, что начинается термоядерная реакция между ядрами гелия. Так происходит до тех пор, пока при температуре в три миллиарда градусов все легкие элементы не выгорят, превратившись в железо. На этом ядерная эволюция звезды заканчивается: при образовании более тяжелых элементов энергия уже не вы* деляется, а поглощается. Наступает финальная стадия раз¬ вития звезды, когда сжатие может происходить неограни¬ ченно, так как теперь «ядерная печь» дальше не разгорает¬ ся и газовое давление уже не останавливает гравитационно¬ го сжатия. Теперь идут реакции с образованием всепроникающих частиц нейтрино. Для них нет никаких помех. Ничто не мо- 61
жет удержать эти удивительные частицы. Проходя через толщу звезды, они уносят значительную долю энергии, кото¬ рая выделяется при сжатии. Эта реакция идет быстро. Резко растет и сжатие. Если бы нам удалось, увидев этот процесс, включить секундомер, то мы зарегистрировали бы, что за каждую секунду звезда будет сжиматься вдвое. Процесс приобретает катастрофический характер. Насту¬ пает, как говорят физики, гравитационный коллапс. Когда сжатие достигает величины, при которой начинают разру¬ шаться атомные ядра, частицы, входящие в их состав, пре¬ вращаются в нейтроны. Образуется нейтронная звезда — ги¬ гантская капля из нейтронов, радиусом около десяти кило¬ метров. Но нейтрино уносят лишь часть энергии. Остальная ее часть расходуется на образование неустойчивых ядер. Вот распад этих ядер и порождает взрыв, при котором звезда сбрасывает свои наружные слои, образуя расширяющуюся газовую оболочку. Ее мы и наблюдаем как рождение сверхновой. Сейчас уже считается вполне установившимся фактом, что при взрывах сверхновых образуется огромное количе¬ ство космических частиц высоких энергий. По мере рассея¬ ния туманности космические частицы выходят в межзвезд¬ ное пространство. Удалось даже оценить их количество. Если учитывать частоту вспышек, то окажется, что вновь родившихся частиц вполне хватит для того, чтобы поддер¬ живать неизменным такой уровень космического фона, ка¬ кой мы наблюдаем во Вселенной сейчас. Вот тут-то и наступило время вернуться к «герою наше¬ го романа» — радиоуглероду. Раз сверхновые порождают космические частицы, то не могут ли взрывы, происходя¬ щие близко к Земле (по космическим масштабам, конечно), влиять на количество радиоуглерода в атмосфере нашей планеты? И наоборот, не может ли увеличение радиоугле¬ рода в годичных кольцах деревьев поведать нам о взрывах сверхновых? В 1965 году в журнале «Доклады Академии наук СССР» появилась статья ленинградских ученых — академика Б. П. Константинова и Г. Е. Кочарова, ныне профессора, одного из ведущих специалистов в области астрофизики, «Астрофизические явления и радиоуглерод», в которой как раз взрывы сверхновых звезд и рассматриваются как одна 62
из причин увеличения этого изотопа в атмосфере Земли. Образовавшиеся при рождении сверхновой частицы проно¬ сятся через космические бездны и достигают нашей плане¬ ты. Как показывают расчеты, в это время количество радио¬ углерода увеличивается вдвое, что и должны ♦записать» в своих годичных кольцах деревья. За время существования Земли, то есть примерно за пять миллиардов лет, около нее — на расстоянии примерно десяти парсеков — могло произойти около десяти вспышек сверхновых. Таким образом, две из них произошли уже тог¬ да, когда на Земле была жизнь. Излучение от таких звезд доходит до нас через несколько тысяч лет, и примерно столько же времени наша планета находится внутри рас¬ ширяющейся туманности. Увеличение излучения обязатель¬ но должны были отметить сохранившиеся до нашего време¬ ни останки деревьев-долгожителей. Если мы станем исследовать любое из деревьев, которое было свидетелем этой космической катастрофы, то отметим резкое увеличение радиоуглерода, а затем, по мере прибли¬ жения к коре, его будет все меньше и меньше. Теперь, отыскав дерево, росшее в другое время, у кото¬ рого будет такой же характер распределения радиоуглеро¬ да в годичных кольцах, мы смело можем утверждать, что и оно было свидетелем рождения сверхновой, о которой нам ничего не было известно, а дендрохронология позволит сказать, когда это событие произошло. Но радиоуглерод не только позволяет констатировать факт рождения сверхновой. Определив концентрацию этого изотопа, можно вычислить и энергию взрыва. Правда, сде¬ лать это довольно трудно, так как мы еще плохо знаем расстояние до сверхновых. Например, одни ученые считают, что Крабовидная туманность отстоит от нас на тысячу сто световых лет, а другие увеличивают эту цифру почти вдвое. Но все же чисто оценочные расчеты для известных сверхно¬ вых были проведены. Они подтвердили предположения ученых о мощности взрывов. А зная эту цифру и концент¬ рацию радиоуглерода от взрыва неизвестной сверхновой, мы уже сможем сказать, на каком расстоянии от нас произо¬ шел взрыв. Вот как много может рассказать нам ♦деревянная кни¬ га» о сверхновых звездах, этих интереснейших объектах Вселенной. 63
Помните, мы говорили о графике, построенном Зюссом, по которому сейчас сверяют результаты своих измерений ученые, о петлях, имеющихся на этом графике? Сейчас уже смело можно сказать, что в этот поправочный гра¬ фик внесли свою лепту и сверхновые, увеличивая количест¬ во радиоуглерода в годичных кольцах деревьев. Учитывая этот вклад в «копилку изотопов», мы можем более верно датировать археологические памятники, уменьшать ошибки в определении возраста исторических находок. Так что же, мы отыскали причину увеличения количест¬ ва радиоуглерода — и виноватыми оказались сверхновые звезды? Не будем пока ставить точку.
ГЛАВА VIII МАЯКИ ВСЕЛЕННОЙ До недавнего времени только глаз и фотопластинка да¬ вали нам сведения о звездах. Человек смотрел на Вселен¬ ную только через «окно» оптического диапазона. После вто¬ рой мировой войны развитие радиолокационной техники привело к созданию радиотелескопов. В космос распахну¬ лось новое окно. И сразу же небесная картина изменилась: были открыты новые космические объекты и явления, в их числе и неизвестные далекие источники радиосигналов с быстрыми — в секунды и доли секунд — колебаниями ин¬ тенсивности. Такое радиоизлучение ученые обнаружили еще в 1964 году и назвали мерцанием. Следовало выяснить причину этого мерцания, исследо¬ вать его природу. Для этого вблизи Кембриджа на Мул- лардской обсерватории был построен радиотелескоп. Он отличался от своих собратьев только очень высокой чувст¬ вительностью да приспособлением для быстрой записи при¬ нимаемого сигнала. Но эти-то отличия и помогли ему про¬ славиться на весь мир. В августе 1967 года группа ученых, возглавляемая про¬ фессором А. Хьюишем, зарегистрировала довольно стран¬ ные сигналы. Они настораживали наблюдателей тем, что в них очень регулярно чередовались радиоимпульсы и пау- 3 Рассказывает радиоухлерод 65
зы. Сотрудница лаборатории мисс Белл, изучавшая записи, сначала сочла их за случайные помехи, ведь умудренные опытом астрономы не принимают каждый необычный сиг¬ нал за «небесный». «В девяноста девяти случаях из ста странные «переменные радиоисточники» оказывались ка¬ кой-нибудь электрической помехой от плохо отрегулиро¬ ванной системы автомобильного зажигания либо, например, от неправильного включения холодильника, расположенно¬ го поблизости» — это говорит сам Хьюиш. Но дальнейшие измерения показали, что сомнения были напрасны, — сигналы действительно шли от какого-то не¬ бесного тела. И тут, учитывая регулярный характер импуль¬ сов и то, что радиоисточник мал — не более Земли, — у исследователей возникла мысль: «А вдруг это сигналы, посылаемые другой цивилизацией — «маленькими зелены¬ ми человечками» с другой планеты?» (Это опять Хьюиш.) Если бы это сообщение просочилось в печать, оно обя¬ зательно стало бы сенсацией. Поднявшаяся репортерская буря лишила бы исследователей возможности в нормальных условиях продолжать работу. Именно поэтому муллардов- цы, несмотря на то, что другие астрономы могли открыть эти оригинальные космические объекты и сообщить о них, лишив Хьюиша и его кол¬ лег приоритета, не стали опубликовывать результаты своих исследований. Измерения длились шесть месяцев. Земля за это время успела перейти в противоположную точку своей орбиты. Наблюдате¬ ли сместились на 300 мил¬ лионов километров. Если бы пульсар — такое чисто техническое наименование из-за пульсирующего ха¬ рактера испускаемых сиг¬ налов получил этот радио¬ источник — был близко, то его положение на небосво¬ де сместилось бы. Но он оказался практически не¬ 66
подвижным. Отсюда можно было сделать вывод, что он находится от нас на расстоянии не менее нескольких све¬ товых лет. Вскоре были открыты еще три аналогичных источника, расположенных в других частях неба. И вот наконец Хью- иш с коллегами пришли к заключению, что «единственное правдоподобное объяснение природы загадочных радиосиг¬ налов состоит в том, что они каким-то образом возникают при вибрации очень плотной звезды, такой, как белый кар¬ лик или нейтронная звезда». Спокойствие и выдержка позволили астрофизикам по¬ лучить необычайно ценные данные. Только разобравшись в них, ученые отослали в феврале 1968 года сообщение в научный журнал. Эта публикация вызвала необычайный интерес у астро¬ физиков всего мира. В течение года появилось около 200 ста¬ тей о пульсарах. В их поиски включились лучшие радиоаст¬ рономические обсерватории мира — такие, как пуэрторикан¬ ская обсерватория в Аресибо, имеющая гигантский радио¬ телескоп диаметром около трехсот метров, американская обсерватория в Грин Бэнк и радиоастрономическая обсерва¬ тория Физического института Академии наук СССР в Пущи¬ но. Первый свой пульсар советские ученые открыли в декаб¬ ре 1968 года как раз на этой обсерватории. Сейчас из¬ вестно уже более ста этих необычных космических объ¬ ектов. В южном полушарии австралийские ученые из обсерва¬ тории в Молонгло также включились в эти поиски. И до¬ вольно удачно. Один из обнаруженных ими пульсаров ле¬ жал на расстоянии «всего» восьмидесяти световых лет от Земли. И хотя время «зеленых человечков» кануло в исто¬ рию, австралийцы все же опять возродили его — уж очень не хотелось быть в космосе одинокими! Они заявили, что таинственные сигналы — это закодированные переговоры, которые ведут между собой другие миры, а мы их только «подслушиваем» и, к сожалению, не понимаем. Как дока¬ зательство своей правоты они приводили тот факт, что дли¬ на передаваемых волн в продолжении каждого цикла меня¬ ется. Невольно создается впечатление, что это сигналы разумных существ. Они специально меняют длину волны, чтобы их легко могли поймать приемники, настроенные на разные волны. Кроме того, мощность таких передатчиков з* 67
равняется четыремстам электростанциям типа Братской, что для развитой цивилизации не так уж много. Но, к сожалению, это была очередная фантазия. Какие же небесные объекты могли служить такими ис¬ точниками периодических радиоимпульсов? Им можно бы¬ ло приписать один из двух механизмов: либо они целиком раздуваются и опять сжимаются с большой скоростью, ли¬ бо они похожи на маяк — на них есть радиоисточник, в поле которого иногда, как корабль в луч прожектора, попа¬ дает Земля. Следовало отыскать космические тела, подходящие под такие условия. Ими могли быть белые карлики, нейтрон¬ ные и двойные звезды (одна — темная — периодически за¬ крывает от нас другую — яркую), массивные объекты «но¬ вого типа», то есть никому пока еще не известные и теорети¬ чески не предсказанные. Что предпочесть? Оставалось тщательно собирать сведения. Но вот был открыт пульсар с «мерцанием» в десятые и сотые доли секунды. И сразу же из числа претендентов отпали белые карлики, так как расчеты показали, что с такой скоростью колебаться или вращаться они не могут. Были отвергнуты и двойные звезды. Дело в том, что период пульсации этих таинственных объектов незначительно уве¬ личивается. Всего на сотые доли секунды в год, а для старых и того меньше. Но все же увеличивается. Однако у устойчивой системы из двух звезд частота следования 68
сигналов должна быть постоянной. Если же звезды сбли¬ жаются, то скорость их обращения вокруг общего центра тяжести должна увеличиваться, а следовательно, и ча¬ стота радиоимпульсов возрастает. На опыте этого не на¬ блюдалось. Остаются неизвестные источники, о которых мы гово¬ рить не будем — к чему голые фантазии? — и нейтронные звезды. Если Солнце или Землю раскрутить до такой скорости, с которой вращается вокруг своей оси пульсар, находящий¬ ся в Крабовидной туманности, то возникшая в них центро¬ бежная сила будет настолько велика, что разорвет их. Что¬ бы этого не произошло, нужны более массивные и компакт¬ ные объекты, в которых сила тяготения превышала бы центробежную силу. Под такие требования подходят нейт¬ ронные звезды. Но не любые, а только намагниченные, у которых ось вращения совпадает, как и у нашей планеты, с магнитной осью. Сейчас считается, что у пульсаров излучение узким пуч¬ ком исходит из некоего «горячего пятна», прилегающего к магнитному полюсу. Такая модель получила название «карандашной». Однако другая группа ученых утвержда¬ ет — излучение идет из областей, прилегающих к экватору, и распространяется узким веером. Так как из-за наклона оси вращения экватор этого космического «маяка» качает¬ ся, то и получается мерцание. 69
Какая из версий наиболее верная, покажет время. Мы же так подробно говорили об этих новых для астрофизиков небесных телах потому, что они также являются поставщи¬ ками космических частиц и, значит, радиоуглерода. Магнитная оболочка пульсара вращается вместе с ним. Поэтому заряженные частицы, имеющиеся в оболочке, мо¬ гут ускоряться центробежной силой, возникающей при вра¬ щении звезды. Они двигаются по магнитным линиям, как по рельсам. Если частицы попадают на линии, удаляющие¬ ся на большие расстояния от поверхности, то могут разо¬ гнаться так, что магнитное поле уже не может их удер¬ жать — и они вылетают из этой своеобразной пращи. Благодаря большой скорости вращения пульсара и ог¬ ромным магнитным полям ускоряющиеся заряженные ча¬ стицы могут достигать очень высоких энергий. Таким образом, сейчас в нашей Галактике на роль глав¬ ного источника космического излучения претендуют два астрофизических объекта: сверхновые звёзды и пульсары. Нельзя пренебрегать и вкладом новых звезд. Хотя энергия их вспышки в тысячу раз меньше, чем сверхновых, зато они вспыхивают в тридцать тысяч раз чаще и поставляют час¬ тицы меньших энергий. А нет ли еще каких-нибудь факторов, влияющих на при¬ ток к Земле космических частиц?
ГЛАВА IX МАГНИТНЫЙ ЩИТ ЗЕМЛИ Делая географические открытия, древние мореплаватели полагали, что компас указывает всегда на «волшебные же¬ лезные горы», которые и притягивают конец стрелки к себе. В средние века капитаны втолковывали юнгам: «Магнит¬ ная стрелка, как подсолнух к Солнцу, поворачивается к По¬ лярной звезде». «Там, где хвост Большой Медведицы, име¬ ется магнитный камень», — говорили они. И это не удиви¬ тельно, что поведение магнитной стрелки связывали с дейст¬ вием волшебных камней. Магнитные явления известны по крайней мере с V века до нашей эры. Некоторые камни, найденные вблизи города Магнезия (теперь Манисса) в Тур¬ ции, обладали необычным свойством: они, если их свободно подвешивать, всегда ориентировались в определенном на¬ правлении. Как утверждают, по имени города Магнезии и получил свое название магнит. За 3000 лет до наших дней появились первые компа¬ сы — небольшие кусочки намагниченного железа на проб¬ ке, плавающей в глиняном сосуде с водой. Такие прими¬ тивные приборы применяли кочевники при переходах через 71
бескрайние пески гобийских пустынь. Причем эти компасы были настолько ценными, что их держали в специальных ящиках между горбами очень редко встречающихся белых верблюдов. Хотя люди и использовали магниты, их свойства долго приписывали неким сверхъестественным силам. Лишь на¬ чало XVII века привело к открытию истины. В 1600 году Вильям Гильберт Колчестерский опубликовал книгу «О маг¬ ните, магнитных телах и о большом магните — Земле», в которой обобщил результаты своих почти двадцатилетних опытов. Это был первый действительно научный труд о магнетизме. Самый известный эксперимент был поставлен с целью объяснить магнетизм Земли. Гильберт изготовил из магнит¬ ного материала шар — тереллу (то есть землицу) — и ис¬ следовал, как этот шар будет действовать на поднесенную к нему маленькую железную стрелку. Оказалось, что она ведет себя так же, как стрелка компаса в различных точ¬ ках Земли. У тереллы тоже были полюса и экватор. Все это позволило Гильберту сделать вывод, что Земля — магнит и стрелка компаса ориентируется по его силовым линиям. Еще великий адмирал Христофор Колумб через месяц после того, как его корабли покинули Испанию, 13 сентября 1492 года, заметил, что где-то посреди Атлантического оке¬ ана стрелка компаса перестала указывать на Полярную звезду и отклонилась к западу. На следующий день она от¬ клонилась еще больше. Когда 17 сентября штурман опреде¬ лил азимут по Солнцу, то оказалось, что стрелка сместилась почти на пятнадцать градусов. Известие об этом вызвало среди суеверных моряков панику, которая грозила перера¬ сти в бунт. Однако Колумб поступил весьма решительно* Он повернул шкалу компаса так, чтобы стрелка указывала прежнее направление, а команде каравеллы объяснил, что «Полярная звезда сместилась со своего места». Так море¬ плаватели впервые столкнулись со склонением, которое измеряется углом между направлениями на магнитный и географический полюсы; так была введена первая «поправ¬ ка» на склонение. Впоследствии, чтобы можно было ориен¬ тироваться в морях и океанах, моряки стали составлять специальные таблицы и карты поправок на склонение. Ведь если допустить в прокладке курса ошибку всего в пять 72
градусов, то, пройдя тысячу километров, судно окажется почти в ста километрах от намеченной цели! Одну из таких карт с уникальными замерами магнит¬ ного склонения во многих морях и океанах мира привезли в подарок Гильберту его друзья — королевские пираты: Френсис Дрейк, совершивший второе после Магеллана кру¬ госветное путешествие, и Генри Кэвендиш. На ней были на¬ несены лишь отдельные измерения. Первую же карту скло¬ нений составил по поручению английского адмиралтейства в 1701 году морской офицер и известный астроном Эдмонд Галлей. Однако и эта карта была неполной, так как Галлей со¬ ставил ее по измерениям, которые он произвел во время своего плавания на военном судне только в Атлантическом и Тихом океанах. А необходимость знать склонение с раз- МОЛЯРНАЯ ‘звезда # I I МАГНИТНЫЙ ПОЛЮС / / / # 9 74
витием мореходства становилась все насущнее. Поэтому и не удивительно, что многие ученые занимались сбором необходимых дандых и составлением карт. Так, например, великий политик и ученый Лейбниц писал создателю рус¬ ского флота Петру I: «Если бы Ваше царское величество повелеть изволили учредить таковые наблюдения (склоне¬ ния), то тем оказали бы важное пособие к усовершенство¬ ванию мореплавания в пользу всем морякам». Михаил Васильевич Ломоносов для изучения земного магнетизма предлагал построить большое число специаль¬ ных лабораторий. Он считал, что измерять магнитное поле нужно не только на море, но и на суше. Однако мечта ве¬ ликого русского ученого начала воплощаться лишь через шестьдесят лет. Сейчас наша страна обладает самой широ¬ кой сетью магнитных обсерваторий. В 1576 году Роберт Норман из Лондона обратил внима¬ ние на то, что при изготовлении компасов тщательно урав¬ новешенные стрелки при их намагничивании опускали северные концы вниз. Стрелки приходилось уравновешивать при помощи специальных подвижных грузиков. Так было открыто магнитное наклонение, определяющееся углом, на который стрелка под действием геомагнитного поля откло¬ няется вверх или вниз от горизонтальной плоскости. В на¬ шем полушарии северный конец стрелки наклоняется вниз. Норман с помощью специального прибора, получившего название инклинатора, определил наклонение в Лондоне. Оно оказалось равным 71°. Кроме того, он впервые выска¬ зал мысль, что «силы притяжения», действующие на маг¬ нитную стрелку, находятся внутри планеты, а не где-то в небе. Очень важным было открытие несовпадения магнитных и географических полюсов Земли. Многие исследователи пытались найти «нулевую» магнитную точку. В 1831 году экспедиция английского полярного исследователя Джона Росса отыскала северный магнитный полюс, то есть точку, где магнитная стрелка устанавливалась вертикально, ее на¬ клонение становилось равным 90°. Оказалось, что он лежит на полуострове Бутия в канадском архипелаге примерно в 1000 километров от географического полюса. А через де¬ сять лет племянник Джона Росса, Джемс Росс, достиг на берегу Антарктики южного магнитного полюса. И он не 75
10 о совпадал с географическим, открытым позднее, в 1911 го¬ ду, норвежцем Р. Амундсе¬ ном, отстоял от него на 800 километров. © 200 Позднее побывали на маг¬ нитных полюсах и другие пу¬ тешественники и, как ни странно, регистрировали их местоположение совершенно в иных местах. Причину это¬ го удалось выяснить позднее. Оказалось, что магнитные по¬ люса не остаются подолгу на одном месте, а непрерывно кочуют. Вместе с ними ме¬ няется и склонение. Поэтому 300 5 400 (5 Н 1и О СО и приходится примерно через каждые 5-10 лет подправлять мореходные таблицы. А сейчас немного отойдем от нашего рассказа и погово¬ рим на первый взгляд о совершенно других вещах. Знаете ли вы, как изготавливают кирпичи? Сначала делают форму, кладут в нее глину, затем подсохший кир¬ пич помещают в печь для обжига. Это известно многим. Но далеко не все знают, что такая процедура обжига уже тысячи лет существует без изменения. И самое важное для нас здесь то, что кирпич всегда кладут в печи на длинное ребро. Это и позволяет нам узнать, когда он был изготовлен. При понижении температуры в печи ниже восьмисот градусов зерна магнитных минералов, имеющихся в глине, под воздействием земного магнитного поля ориентируются по нему и слегка намагничиваются. От этого приобретает намагниченность и сам кирпич. Он «записывает» в себе ве¬ личину и наклонение поля. И если удается где-нибудь отыскать древнюю заброшенную печь с оставленными в ней кирпичами, то удается определить и склонение. Ведь ни печь, ни кирпичи в ней никто не двигал, не перемещал, и они сохранили свое первоначальное положение. Советский ученый С. П. Бурлацкая изучала на Кавказе древние поселения. Исследуя намагниченность обожженных в печах глиняных изделий (а время их обжига можно было установить по археологическим данным), она заметила, что 76
напряженность геомагнитного поля за последние 5—6 ты¬ сяч лет изменилась. От наших дней в глубь веков она плав¬ но нарастала и становилась максимальной где-то в начале нашей эры, а затем вновь уменьшалась. Причем значитель¬ но — в два раза по отношению к нынешней. Если мы бу¬ дем уходить еще глубже по лестнице веков, то напряжен¬ ность опять начнет расти. Таким образом, напряжен¬ ность магнитного поля Земли со временем периодически меняется. Как полагают ученые, период изменения поля составляет около 10 000 лет. Но изменялась не только эта составляющая магнитного поля. Вело себя странно и наклонение магнитной стрелки. Если подвешенная стрелка в III веке устанавливалась под углом в 20° к горизонту, то через 500 лет ее конец был на¬ правлен уже на 65° вниз. Таким образом, и наклонение меняет свою величину, но с другим периодом — около 1000 лет. И для разных мест по-разному. Так, для Лондона оно было максимальным в 1700 году, а для Японии — в 1200 СОВРЕМЕННЫЙ СЕВЕРНЫЙ ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ПОЛЮС л СОВРЕМЕННЫЙ ЮЖНЫЙ ГЕОМАГНИТНЫЙ ПОЛЮС ПЕРЕМЕЩЕНИЯ МАГНИТНЫХ ПОЛЮСОВ В ДАВНИЕ ВРЕМЕНА ; ПО ЕВРОПЕЙСКИМ ДАННЫМ ♦ ПО-АМЕРИКАНСКИМ ДАННЫМ 77
году. Это явление тоже связано с тем, что магнитный по¬ люс колеблется вокруг географического. Как вычислили ученые, в последний раз магнитная стрелка точно указыва¬ ла на Северный полюс в 1663 году. С1928 по 1948 годы юж¬ ный магнитный полюс сместился на 150 километров. Но какое бы положение ни занимал магнитный полюс, за достаточно большой промежуток времени его усредненным положени¬ ем будет географический полюс. Они взаимосвязаны. И в этом ничего удивительного нет, ведь магнитное поле обяза¬ но своим существованием вращению планеты. Однако археологические методы не позволяют заглянуть далеко в прошлое. И здесь ученым помогает другой метод, разработанный японским физиком Т. Нагата. Несколько десятков лет назад было обнаружено, что многие горные породы, из которых состоит земная кора, то¬ же обладают остаточным магнетизмом. Его возникновение относится к тем временам, когда эти породы, извергаясь из земных недр, находились в раскаленном состоянии. При остывании, как у кирпичей в печах для обжига, в них «за¬ писывалось» магнитное поле Земли, существовавшее в те далекие времена. Хранят записи о магнитном поле и осадочные породы. Когда зерна магнитных пород оседают на дно океанов и мо¬ рей, они, подобно малюсеньким магнитным стрелкам, ори¬ ентируются по существующему в данном месте и в данный момент геомагнитному полю. Масса таких «магнитиков» и создавала остаточную намагниченность. Если изучать магнитные свойства геологического разре¬ за горных пород или колонки грунта, взятой со дна океана, то можно проследить за изменением магнитного поля в очень далекие времена. Человек изобрел компас более трех тысяч лет назад. И с тех пор стрелка показывает всегда в одну сторону — на северный полюс. Это направление геофизики называют «прямым», или «нормальным». Однако в начале тридцатых годов были обнаружены образцы пород с обратной намаг¬ ниченностью. Впрочем, в то время на это явление мало кто обратил внимание. А зря, так как со временем это стало сенсационным открытием. Вскоре физики нашли, что в ла¬ бораторных условиях, с помощью специальных катушек, по которым течет ток, можно скомпенсировать магнитное поле Земли и получить ненамагниченные образцы. Можно и пе- 78
ремагнитить их. Вот тогда-то и вспомнили о забытом откры¬ тии. Ученые решили, что образцы с ненормальным направ¬ лением почему-то перемагничиваются самостоятельно. Геофизик И. Хосперс, изучая напластования застывших лав на склонах вулканов в Исландии, заметил, что поток горячей лавы, обжигая на своем пути горные породы, пере- магничивает их и заставляет «забыть» данные о старом маг¬ нитном поле. Отсюда Хосперс сделал вывод, что самообра- щения не происходит, его вызывают внешние причины. Сейчас уже считается доказанным, что в истории Земли неоднократно происходили обращения поля — инверсии, когда полюса менялись местами: северный становился юж¬ ным, и наоборот. Это подтвердилось при изучении чередую¬ щихся слоев осадочных пород и лав. И везде последова¬ тельность слоев была одинакова. Причем в некоторых гео¬ логических периодах было по нескольку таких инверсий. Первые изменения полярности полюсов находят еще в кембрийских и силурийских отложениях — 300—400 миллионов лет назад. Тогда инверсии происходили через десятки миллионов лет. В каменноугольный период, когда на суше был расцвет растительной жизни, инверсии про¬ исходили раз в несколько миллионов лет. Причем в этот период преобладала обратная полярность. Чем ближе к на¬ шим дням, тем «прогулки» полюсов становятся чаще. Не менее девяти раз менялись они местами в плиоцен — по¬ следнюю эпоху третичного периода истории Земли, длив¬ шейся пять миллионов лет. Последняя инверсия отмечена 500—800 тысяч лет назад. Итак, факт, что полюса могут меняться местами, стал общепринятым. Теперь перед учеными встал другой вопрос: а что происходит в момент инверсии? Не исчезает ли гео¬ магнитное поле полностью, не становится ли оно «нуле¬ вым»? Пока еще никто не может дать ответ на этот вопрос. Единого мнения нет. А как влияет исчезновение магнитного поля на саму Землю? В ноябре 1970 года на конференции Геологического об¬ щества Америки доктор Джеймс Д. Хейс сообщил о том, что, изучая колонки донного грунта, взятые в различных районах Мирового океана, он обнаружил исчезновение за последние два с половиной миллиона лет восьми видов жи¬ вущих во всех океанах одноклеточных морских организ- 79
мов — радиолярий. Шесть из них вымерли одновременно и повсеместно. И это не было случайностью, заявляет Хейс, так как их гибель произошла немедленно вслед за переме¬ ной направления магнитного поля. Такие перемагничивания способны влиять на живые организмы, не только уничто¬ жая некоторые их виды, они способны и порождать новые. Так, Хейс указывает, что именно в эти периоды появи¬ лись некоторые виды водорослей и простейших организмов. Эта загадка поставила в тупик многих исследователей. И неудивительно. Действительно, почему около восьмиде¬ сяти миллионов лет назад вымерли динозавры? Эти чудо¬ вища около ста пятидесяти миллионов лет хозяйничали на Земле. Их господству, казалось бы, не будет конца. И вдруг произошло неожиданное. На протяжении очень короткого исторического срока эти чудовищные рептилии полностью вымерли, уступили свое место млекопитающим. Какая же сила уничтожила ящеров? Борьба за сущест¬ вование? Но кто был страшен этим гигантам? Маловероят¬ но, чтобы одни группы ящеров вели беспощадную войну на полное уничтожение с другими. Что случилось в тот далекий период? Ведь тогда вы¬ мерли не только динозавры. Примерно в то же время про¬ изошли не менее резкие изменения и в растительном мире. В начале мелового периода наивысшего расцвета достигли так называемые голосемянные растения, потомков которых вы хорошо знаете — это хвойные представители наших ле¬ сов. Так вот, когда на ящеров напал страшный мор, необы¬ чайно буйный рост переживали покрытосемянные. Земля оделась лиственными лесами. Не так давно советские ученые И. С. Шкловский и В. И. Красовский высказали предположение, что динозав¬ ров погубил взрыв близкой к Земле сверхновой. Как мы уже говорили, такие космические катастрофы сопровожда¬ ются значительным увеличением космических лучей у на¬ шей планеты. Усиленное облучение подействовало на гене¬ тический аппарат динозавров, в результате чего у этих рептилий возникли новые качества, приведшие к появлению нежизнеспособного потомства. Однако вычисления показали, что увеличения излуче¬ ния, которое сопровождает взрыв сверхновой, явно недоста¬ точно для того, чтобы вызвать рождение динозавров-уродцев. А что, если их погубила не взорвавшаяся сверхновая, 80
а уменьшение магнитного поля Земли, ведь исчезновение динозавров приходится как раз на период очередной инверсии? «Земля имеет особое положение, потому что она защище¬ на магнитным полем, которое, как некая броня, не про¬ пускает заряженные частицы к Земле, а у Луны этого нет. Подобной «защиты», между прочим, нет и у Марса и Вене¬ ры. Земля занимает особое положение — это «бронирован¬ ная» планета». Эти слова принадлежат академику М. В. Келдышу. Но в период инверсий, когда магнитный щит планеты исчезает, космические частицы начинают бомбардировать ее поверхность. Земля перестает быть «при¬ вилегированной» планетой. Все живое становится беззащит¬ ным перед ливнем космических частиц, способных вызвать мутации, привести к гибели некоторых видов животных, в частности — динозавров. Сторонники этой гипотезы идут даже еще дальше. Они считают, что и процесс появления гомо сапиенс — человека разумного, по быстроте эволюции сравнимый только со взрывом, связан тоже по времени со сменой полярности по¬ люсов. Выходит, и своим появлением наш далекий предок обязан тоже магнитному полю. Раз изменение геомагнитного поля так влияет на все жи¬ вое на нашей планете, мы должны детально его изучить. А для этого надо искать новые и новые факты, рассказыва¬ ющие об изменениях магнитного щита Земли. И здесь нам опять может помочь радиоуглерод. В период уменьшения геомагнитного поля все большее число космических частиц достигает поверхности Земли, увеличивается количество углерода-14 в живых организмах и растениях, в том числе и в деревьях. Значит, они могут поведать нам об изменении геомагнитного поля. В 1964 году в Японии провели точное измерение радио¬ углерода в годичных кольцах старой криптомерии, возраст которой был 1800 лет. Полученные данные говорили, что распространенность этого изотопа углерода 2000 лет назад была ниже современной. А раз так, то возраст образцов, полученный стандартным радиоуглеродным методом, дол¬ жен получаться больше истинного. Об этом нужно тоже помнить при измерениях и вводить поправку. Таким образом, не только взрывы сверхновых, но и маг¬ нитное поле Земли влияет на количество радиоуглерода.
ГЛАВА X И НА СОЛНЦЕ ЕСТЬ ПЯТНА «Взирая на Солнце, прищурь глаза свои, и ты смело раз¬ глядишь на нем пятна»,— советует Козьма Прутков. Однако его совет годится не всегда. Иногда лик Солнца чист и ясен. Зато в другое время он действительно покрывается странны¬ ми «веснушками». С давних пор естествоиспытатели пыта¬ лись найти им объяснения. Например, предполагали, что это планеты или пары, проходящие между Землей и Солн¬ цем. Один из наиболее выдающихся астрономов своего вре¬ мени Кеплер объявил пятно, которое он наблюдал в мае 82
1607 года, не чем иным, как планетой Меркурий, проходя¬ щей по диску Солнца. Все изменилось с появлением увеличительной трубы, позволяющей «сделать далекие предметы близкими». Через пять лет после заявления Кеплера сразу трое ученых — голландец Иоганн Гольдшмидт, известный более под име¬ нем Фабрициуса; итальянец, профессор Падуанского уни¬ верситета Галилео Галилей и англичанин Гарриот — неза¬ висимо друг от друга открыли на Солнце темные пятна. В эти годы Галилей писал: «Пятна — реальные образования на поверхности Солнца, где они непрерывно возникают, а затем исчезают, одни за более короткий, иные за более длинный промежуток времени». Это была сенсация. Божественное, чистое, сияющее Солнце имело дефекты! И об этом Галилей заявил во все¬ услышание. Он даже подсчитал, полагая, что пятна враща¬ ются вместе с Солнцем, время обращения нашего светила вокруг своей оси — 27 дней. Галилей отметил также, что пятна часто объединяются в группы и существуют лишь в двух сравнительно узких зонах, прилегающих к эк¬ ватору. Что такое пятна, никто не знал. Сам Галилей принимал их за солнечные облака, плавающие в его атмосфере. Дру¬ гой астроном, Доменико Кассини, считал, что это горные вершины темного солнечного ядра, которые появляются во время волнения над океаном света. Как-то великий ученый Блез Паскаль сказал: «Не важ¬ но, что ищешь, важно, что находишь». Это высказывание может быть великолепной иллюстрацией к истории скром¬ ного аптекаря из немецкого города Десау Генриха Швабе, жившего в начале прошлого века. Увлечением Швабе («хобби», как теперь говорят) была астрономия* Аптекарь был тщеславен. Он мечтал обессмер¬ тить свое имя, открыв новую планету. Но где отыскать ее? Мощного телескопа, чтобы заглянуть за известные в те го¬ ды планеты, у него не было, и он решил исследовать про¬ странство между Солнцем и Меркурием. Если там кроме Меркурия есть еще одно небесное тело, то оно должно за¬ слонять собой яркие участки Солнца и с Земли будет видно как темное пятно на ярком лике светила. Швабе был чрезвычайно трудолюбив и каждый солнеч¬ ный день год за годом с бесконечным терпением рисовал 83
непрерывно меняющуюся картину пятен, пытаясь найти тень от неизвестной планеты. Публикуя результаты своих наблюдений, он заметил, что количество пятен — этот пульс Солнца — колеблется с периодом 10—11 лет. Сначала на это открытие никто не обратил внимания. Его просто игнорировали, так как считали полученные дан¬ ные случайными и подозрительными. Но вот в 1853 году, через восемь лет после выхода в свет работы Швабе, вели¬ кий естествоиспытатель Александр Гумбольдт помещает эти наблюдения в третий том своего обширного труда «Кос¬ мос». Оказывается, есть явления, которые более двухсот лет ускользали от исследователей Солнца. Имя Генриха Швабе прославлено на века. Его титанический труд отмечен золо^ той медалью Британского Королевского общества. Хотя от¬ крыть новую планету так и не удалось, но цель достигну¬ та — имя скромного аптекаря вошло в историю астро¬ номии! Однако следует оговориться, что солнечный цикл только называется одиннадцатилетним. Он далеко не постоянен. То в нем семь лет, то он затягивается на шестнадцать. Хотя его средняя продолжительность действительно одиннадцать лет. Последний раз Солнце достигло наивысшей активно¬ сти в 1969 году. Следовательно, максимальной активности нашего светила можно ожидать около 1980 года. Исследователи XX века изучали уже само строение пя¬ тен и пытались разрешить загадку о физических условиях в них. Оказалось, что пятна, несмотря на то, что кажутся черными, очень горячие. Их температура около четырех ты¬ сяч градусов. Это намного больше, чем в горниле самой го¬ рячей печи на Земле. Темными же пятна выглядят оттого, что мы их видим рядом с более горячей частью Солн¬ ца, нагретой на две тысячи градусов выше. Таким обра¬ зом, пятно — это охлажденное солнечное вещество, так сказать, оазис на поверхности сверхжаркой солнечной пустыни. Края пятен обычно взлохмачены и закручены темными «прядями». Американский ученый Дж. Ф. Хейл, изучаю¬ щий вихри солнечного вещества, сделал смелое предполо¬ жение, что в районе пятен должно возникать магнитное поле. Ход его рассуждений был несложен. При высоких тем¬ пературах, таких, какие царят на нашем дневном светиле, атомы солнечного вещества не могут удерживать возле 84
себя свои электроны. Они отрываются, образуя вместо ато¬ мов заряженные ионы. Но движение заряженных частиц всегда сопровождается образованием электрических и маг¬ нитных полей. К сожалению, это были только домыслы. А как их проверить? Подтвердить гипотезу помог обнаруженный голландским физиком Питером Зееманом эффект расщепления на не¬ сколько составляющих спектральных линий вещества, поме¬ щенного в магнитное поле. Просмотрев спектрограммы по¬ крытых пятнами участков Солнца, Хейл увидел то, что ожидал — спектральные линии были нечеткими, дроби¬ лись. По степени расщепления линий удалось определить и напряженность поля в районе пятен. Она была в ты¬ сячу раз больше напряженности земного магнетизма у по¬ люсов. Но если пятна не все время существуют на Солнце, то как же они образуются? В годы спокойного Солнца его поверхность выглядит зернистой. Она словно вымощена булыжником. Но вот в этой мелкозернистой структуре появляются маленькие чер¬ ные точки — так называемые «поры», имеющие в попереч¬ нике «всего-навсего» около 2000 километров! Проходит не¬ сколько дней — и эти «веснушки» превращаются в большие темные образования — полноправные пятна. На поверхности Солнца эти пятна кажутся дырками глубиной в 600—800 километров. Зачастую они бывают такими большими, что в них можно закинуть, как простой мячик, нашу Землю. Иногда образуются пятна-исполины. Так, в апреле 1947 года на Солнце наблюдалось большое пятно — оно имело в длину около 250 тысяч километров, а площадь его была больше поверхности земного шара в 350 раз. Пятно живет всего несколько часов, но бывает и так, что оно разрастается и не исчезает на протяжении несколь¬ ких недель или даже месяцев. Чем пятно больше, тем и жи¬ вет дольше. Но пятна еще не самое красивое зрелище. То ли дело — возникающие в период частого появления солнечных пятен протуберанцы — огромные огненно-красные выбросы сол¬ нечного вещества, причудливыми языками взметнувшиеся на высоту в сотни тысяч километров! Слово «протуберанец» происходит от латинского «рго!игЬего» — «вздуваюсь» — и 85
очень хорошо отражает действительность, так как выбросы своей формой зачастую могут удивлять и видавшего виды ученого. То это фонтан, то струя, арка, петля. То они перемещаются и изменяются, то неделями, как об¬ лака или столбы дыма, висят над одним и тем же местом. 4 июня 1946 года один из протуберанцев стремительно взметнулся над поверхностью Солнца и достиг рекордной высоты — 1 680 000 километров. Действительно, гигантский выброс! Неспокойны и верхние, видимые нами слои Солнца. В них время от времени происходят наиболее бурные про¬ цессы из наблюдаемых на светиле — гигантские вспышки, перед которыми меркнут и факелы и протуберанцы. За 10— 15 минут яркость вспышки достигает максимума, после чего следует медленное затухание. Вспышка — это колос¬ сальное, длящееся около часа, извержение; это термоядер¬ ный взрыв, возникающий благодаря сжатию магнитных по¬ лей и разогреву солнечного вещества. Энергия таких вспышек эквивалентна взрывам тысяч, а иногда и миллионов водо¬ родных бомб. Ее хватило бы для того, чтобы растопить все льды Арктики и Антарктики. Как же живет Солнце? Его лик бывает чист всего год, от силы — два. Вскоре после минимума активности на не¬ большом расстоянии от экватора, в так называемых «коро¬ левских зонах», возникают пятна. Их число растет, они по¬ являются все ближе к экватору, объединяются в группы, 86
причем иногда в них входит до сотни пятен различных раз¬ меров. Такой «отряд» может занимать значительную часть солнечного диска и различим даже невооруженным глазом. Затем появляются протуберанцы. Через 3—4 года число различных образований на Солнце становится особенно большим. Постепенно активность Солнца начинает падать: число пятен уменьшается. Наконец и последние из них исчезают. Наступает короткая передышка. Цикл за¬ кончен. Однако часто бывает так: еще не успевают сойти старые пятна, как уже появляются новые. Таким образом, циклы не разделяются так четко, как день и ночь, — они могут накладываться друг на друга. Сейчас ученые полагают, что помимо одиннадцатилетне¬ го цикла еще существует так называемый вековой. Труд¬ но сказать, сколько он длится, так как данных для его точ¬ ного определения еще не хватает. Полагают, что он равен девяноста четырем годам. И это не все. Иерархия солнечных циклов не оканчива¬ ется вековым. Геологи, палеоклиматологи, геофизики, вос¬ станавливая картины далекого прошлого, заметили, что Земле за время существования пришлось многое пережить. Она то страдала от засух, то покрывалась водой. По следам ледников был обнаружен цикл в 1800 лет, а по климату далеких эпох — даже в миллионы лет. Солнечные ритмы различны по продолжительности. На крупные волны протяженных циклов накладывается рябь более мелких. Они наслаиваются, взаимодействуют друг с другом и тем самым запутывают исследователей. Получа¬ ется весьма сложное нагромождение, что, конечно, затруд¬ няет изучение циклов. И все же деятельность Солнца прихо¬ дится внимательно изучать. Ведь с каждой вспышкой на¬ ше светило выбрасывает в космос потоки частиц высо¬ кой энергии, ультрафиолетового и рентгеновского излу¬ чения. Но доходят ли они до Земли? Если доходят, то должны вызывать появление радиоуглерода в атмосфере. Причем его количество будет изменяться в такт солнечным циклам: в активный период жизни Солнца его будет образовываться больше, в спокойный — меньше. На этот постоянно меня* ющийся уровень углерода-14 должен накладываться еще и фон от продолжительных циклов. И если мы хотим точно 87
датировать археологические находки, мы должны учиты¬ вать состояние Солнца — спокойно оно или активно — во все времена, учитывать количество испускаемых им косми¬ ческих частиц. Само исследование радиоуглерода в годичных кольцах деревьев тоже необычайно важно и интересно, так как мо¬ жет рассказать нам многое о жизни нашего светила, причем о жизни в далеком прошлом, о котором нам не может рас¬ сказать ни один письменный памятник старины. Остается узнать, доходят ли солнечные космические ча¬ стицы до нас.
ГЛАВА XI ВЕТЕР, ДУЮЩИЙ С СОЛНЦА К полному солнечному затмению астрономы всего мира начинают готовиться заблаговременно — за несколько лет. Они создают новые приборы, готовят дорогостоящие экспе¬ диции. Ученые не считаются ни с какими трудностями, лишь бы на несколько минут увидеть атмосферу сверка¬ ющего гиганта — солнечную корону, проследить за переме¬ щением грандиозных огненных языков, исторгаемых Солн¬ цем. Но зачем? Ведь, казалось бы, почти все о Солнце уже известно? Почти все. Вот это-то «почти» и гонит исследова¬ телей в далекие путешествия, иногда на противоположное полушарие Земли, лишь бы увидеть, как Луна полностью закрывает лик светила. Уже давно было замечено, что форма короны и ее про¬ тяженность меняются. В годы спокойного Солнца корона 89
наподобие крыльев вытягивается вдоль его экватора. (Не поэтому ли у древних египтян и появился священный сим¬ вол — «крылатое солнце»?) В остальное же время корона имеет «растрепанный» вид; во все стороны от Солнца тя¬ нутся искривленные конусообразные лучи. Поражает грандиозность короны. Если толщина земной атмосферной рубашки равна всего одной шестнадцатой ра¬ диуса нашей планеты, то видимая глазом корона простира¬ ется на 4—5 солнечных диаметров. Но ведь сила притяже¬ ния нашего светила значительно больше, чем Земли, и, сле¬ довательно, его атмосфера должна быть более сжатой. На деле оказывается не так. Отчего? Может, на этом огнеды¬ шащем гиганте все иначе, и он живет по своим собственным законам? Раньше считалось, что солнечная корона — это нечто вроде пара над кипящим Солнцем. Однако в этом представ¬ лении было одно «но». Дело в том, что ядра гелия — одно¬ го из компонентов солнечного вещества — довольно тяже¬ лые и, по расчетам, не могут быть выброшены с поверхности простым «испарением». И тем не менее, эти частицы в ко¬ роне есть. Значит, чтобы объяснить их присутствие, нужны иные модели короны. Прежде всего следует выяснить, как же происходит разогрев атмосферы Солнца. В короне протекают сложные процессы, приводящие к возникновению магнитогидродинамических волн. Кроме того, из-за мощных перемещений солнечного вещества, ле¬ жащего ниже видимой поверхности светила, возникают акустические волны. Вот эти-то волны и передают часть своей энергии окружающему газу, нагревая его. Такой про¬ цесс, как отмечает один из американских астрофизиков, напоминает действие мальчишки, который трением друг о друга зажигает две деревянные палочки. «Ведь это нас не удивляет, — говорит он, — хотя собственная температура мальчишки вряд ли более тридцати семи градусов». То, что солнечные частицы могут нагреваться до высо¬ ких температур, приводило к интересной догадке: сильно разогнавшиеся частицы могут преодолевать притяжение Солнца и улетать от него на большие расстояния. О том, что солнечные частицы могут покидать корону, говорил и другой факт. Астрономы уже давно отметили — хвосты комет всегда направлены в сторону от нашего све¬ тила. Но почему? Сначала решили, что виновато световое 90
давление, которое отталкивает крайне разреженное вещест¬ во комет. Однако расчеты показали, что этого давления совершенно недостаточно. Оставались необъясненными и другие явления, происходящие в кометах, — например, внезапное усиление свечения газов, находящихся в помет¬ ных хвостах. Чтобы понять странности комет, следует предположить, что вместе со световыми частицами от Солнца идут и дру¬ гие: протоны, альфа-частицы, электроны. И покидают они Солнце не эпизодически, не только во время появления на нем пятен или вспышек, а постоянно. Иначе хвосты откло¬ нялись бы от Солнца только время от времени, следуя за увеличением его активности. А вспышки? Они связаны с увеличением потоков частиц при возрастании солнечной активности. К этому времени в научной литературе всплыл еще один интересный факт. Правда, он относился не к Солнцу, а к нашей планете — Земле. Оказалось, что с увеличением вы¬ соты над ее поверхностью атмосфера не только не охлаж¬ дается, но даже нагревается. Этот парадокс очень заинтересовал американского уче¬ ного, сотрудника высокогорной обсерватории в Боулдере, Сиднея Чепмена. А не может ли солнечная корона нагре¬ вать внешние слои атмосферы? Из общей теории он знал: разреженный ионизированный газ при высокой температу¬ ре должен проводить тепло. Это означало, что при темпера¬ туре короны в миллион градусов между Солнцем и нашей планетой должен существовать большой тепловой поток. Если корона простирается до земной орбиты, то ее темпера¬ тура, даже на столь отдаленном расстоянии от светила, по расчетам Чепмена, должна быть около двухсот тысяч градусов. Но может ли корона простираться до Земли? Для вычислений Чепмен использовал барометрический закон: атмосфера будет устойчивой, если на любой высоте давление достаточно, чтобы поддерживать вес вышележа¬ щей части атмосферы. Исходя из примерной плотности ко¬ роны вблизи Солнца он определил ее плотность у Земли. Она оказалась не такой уж ничтожно малой — где-то меж¬ ду 100 и 1000 атомов водорода в каждом кубическом сан¬ тиметре. Иными словами, корона заполняет пространство от Солнца до Земли. 91
Это было поразительное открытие. Получалось, что мы — жители солнечной короны! Но это же чрезвычайно важный для нас, людей Земли, факт! Ведь тогда становится очевидным тот мост, который соединяет Солнце с Землей. Уже давно было известно, что стоит только «разгневаться» нашему светилу и усилить свою активность (покрыться пят¬ нами, вспышками, протуберанцами), как это сразу же ска¬ зывается на Земле. Нарушается радиосвязь, вспыхивают занавесы полярных сияний, увеличивается число дорож¬ ных аварий и сердечно-сосудистых заболеваний. Каждый вздох огненного гиганта передается нам, раз мы обитаем в его короне. Межпланетная среда практически не оказывает сопро¬ тивления солнечным частицам — солнечному ветру, как называют сейчас этот поток. За пять дней частицы прохо¬ дят около миллиона километров. Солнечный ветер, поки¬ нувший основание короны в воскресенье, дойдет до нас во вторник на следующей неделе. А двумя неделями позже он может достигнуть Юпитера. В конце сороковых годов американский астроном Скотт Е. Форбуш, измеряя интенсивность космических лучей, до¬ стигавших Земли, обнаружил довольно странное явление. В годы высокой солнечной активности она сокращалась, как минимум, наполовину. Это было непонятно. Ведь Солн¬ це само является поставщиком космических лучей. И каза¬ лось совершенно естественным, что при увеличении его ак¬ тивности поток частиц, достигающих Земли, должен возрастать. Вот тут-то и появился на сцене шведский физик Ганнес Альфвен, создатель магнитогидродинамической теории, удостоенный впоследствии Нобелевской премии. Он выска¬ зал предположение, что движущийся от Солнца ионизиро¬ ванный газ должен нести с собой магнитное поле. Этот-то поток и выдувает из межпланетного пространства галакти¬ ческие космические частицы, и эффект тем сильнее, чем больше «сердится» Солнце, чем интенсивнее идут на нем активные процессы. После очередного спада активности возрастание интен¬ сивности космических лучей происходит с запозданием на полгода. По запаздыванию, оказывается, можно вычислить границу, которой достигает солнечный ветер. Как волне от брошенного в пруд камня нужно время, чтобы дойти до 92
берега, так и галактические частицы после того, как пере¬ стала действовать «солнечная метла», доберутся до нашей планеты не мгновенно, а с некоторым запозданием. А так как скорость солнечного ветра известна, то простой расчет показывает, что его дуновение еще чувствуется на рассто¬ янии в 40—45 астрономических единиц, то есть он затухает где-то у конца Солнечной системы — возле Плутона. Измерения с космических аппаратов и искусственных спутников Земли с вытянутой орбитой, выходящей за пре¬ делы магнитосферы нашей планеты, показали, что здесь солнечный ветер дует со средней скоростью 300—500 кило¬ метров в секунду. При увеличении активности Солнца уве¬ личивается и скорость ветра. Была установлена и его плот¬ ность у Земли. Оказалось, что частицы в солнечном ветре разделены даже по земным понятиям большими расстояни¬ ями — в несколько миллиметров. В годы спокойного Солн¬ ца в одном кубическом сантиметре насчитывается едва ли 5—6 таких частиц. Солнечный ветер, несмотря на то, что кажется слабым, может воздействовать на искусственные спут¬ ники Земли. Правда, тяжелым спутникам он не стра¬ шен. Зато большой, но легкий спутник «Эхо-1» был просто 93
вытолкнут солнечным ветром с расчетной орбиты. Поэтому и не удивительно, что во многих странах мира конструиру¬ ются «межпланетные яхты» — космические корабли, осна¬ щенные «солнечными парусами» — этими простейшими и наиболее дешевыми из движителей. Так как в космосе прак¬ тически нет среды, препятствующей движению, то даже сла¬ бого солнечного ветра хватит на то, чтобы разогнать косми¬ ческие яхты до больших скоростей, перенести космонавтов с одной планеты на другую. Солнечные паруса пригодны и для других работ: стабилизации спутников на орбите, пе¬ ревода их с одной орбиты на другую, транспортировки гру¬ зов на космических парусниках. Мы уже говорили, что при вспышке Солнце выбрасыва¬ ет частицы вещества, главным образом протоны. В эти пе¬ риоды солнечный ветер превращается в ураган, который дует со скоростью до 1000—2000 километров в секунду. Естественно, такой шторм будет сильно влиять на движение космических парусников, поэтому, составляя для них «гра¬ фик следования», необходимо знать и прогнозы солнечной деятельности. Заряженные частицы солнечного ветра, достигая окрест¬ ностей Земли, взаимодействуют с магнитным полем. В 1957 году греческий физик-любитель Николай Христофилос вы¬ ступил с сообщением, что заряженные частицы должны от¬ клоняться магнитными силовыми линиями так, что будут двигаться по спирали вокруг них от северного магнитного полюса к южному и обратно. Из-за этого далеко за преде¬ лами атмосферы образуется область повышенной плотности заряженных частиц. Эта область должна напоминать бублик. Сначала к этому сообщению отнеслись скептически. По-видимому, это было связано с тем что Христофилос был любителем. И все же его предсказания сбылись. В 1957 году советские физики С. Н. Вернов и А. Е. Чудаков обнару¬ жили зону повышенной интенсивности космических частиц в области высоких широт. В это же время американский ученый Джеймс Альфред Ван-Аллен открывает такую же зону близ экватора. Последующими работами советских и американских ученых удалось установить существование поясов радиации вокруг Земли. Под действием солнечного ветра эта область приобрета¬ ет каплевидную форму: в направлении к Солнцу образует¬ ся закругление, а с противоположной стороны — длинный 94
хвост. В зависимости от активности Солнца радиационные пояса меняют свою форму, и знать эти изменения, особенно сейчас, с выходом человека в космос, очень важно. Но об этом мы поговорим в следующей главе. А теперь вернемся к радиоуглероду. Мы выяснили, что солнечный ветер достигает нашей пла¬ неты. Не будем касаться тех многих и сложных эффектов, ко¬ торые возникают при взаимодействии этого потока солнечных космических частиц с атмосферой. Нам достаточно знать, что в процессе такого взаимодействия получается углерод-14. А раз так, то радиоуглеродный метод и дендрохронология позволяют заглянуть в прошлое Солнца (необычайно важный вывод для ученых, занимающихся физикой Солнца). Зная частоту возникновения крупных вспышек, можно судить о том, было ли Солнце более активным в давние времена, или оно еще «разгорается». А определение количества ра¬ диоуглерода в максимумы активности светила или в перио¬ ды сильных вспышек позволяет вычислить энергию, выде¬ ленную Солнцем в эти периоды. Это дает ученым возмож¬ ность судить о том, верны ли наши представления о свети¬ ле, об активных процессах, происходящих на нем.
ГЛАВА XII КОГДА ЛЕТЕТЬ В КОСМОС? Рейс космического корабля «Союз-14» начался при со¬ вершенно благоприятной обстановке, причем какие-либо пе¬ ремены в ней были маловероятны, ведь Солнце переживало спокойный период. Однако 4 июля, когда «Союз-14» шел на сближение с орбитальной станцией «Салют-3», на Солнце произошло несколько вспышек. Причем одна из них была мощностью более двух баллов. Если учесть, что существу¬ ющая максимальная оценка вспышки три балла, то станет ясно, насколько серьезной стала радиационная обстановка. «Не исключено вторжение солнечных протонов...» — гово¬ рили телеграммы, приходящие в Центр управления полетом. 6 и 8 июля были зарегистрированы еще по две сильные вспышки. В эти дни службы радиационного дозора работали круг¬ лосуточно. Такая сложная обстановка во время полета кос¬ монавтов сложилась впервые. Уровень радиации по телемет¬ рическим каналам постоянно контролировался приборами, установленными на борту станции. Эти данные сопоставля¬ лись с показателями портативных индивидуальных дози¬ метров космонавтов. Кроме того, контроль осуществлялся как с помощью наблюдений со спутников, так и с помощью наземных станций, включающих оптические, радио и дг^- гие средства наблюдения солнечной активности и радиаци- 96
онной обстановки. Все эти меры должны были исключить даже малую вероятность облучения экипажа. Хотя уровень радиации и возрос в несколько раз и превысил обычный космический фон, он оставался намного ниже допустимой нормы. Но положение могло измениться. Солнце могло раз¬ бушеваться еще больше. К счастью, этого не случилось. На¬ чиная с 9 июля оно успокоилось. ...Пока искусственные спутники Земли не открыли но¬ вой эры, казалось маловероятным, что космическая радиа¬ ция будет хоть сколько-нибудь опасна для исследователей космического пространства. Тогда еще ничего не было из¬ вестно ни о радиационных поясах Земли, ни о протонном излучении, сопровождающем мощные солнечные вспышки, ни о солнечном ветре. Теперь наши знания существенно из¬ менились, и обеспечением безопасности космических поле¬ тов заняты ученые многих специальностей. Это медики и биологи, астрофизики и инженеры. Особенно важно знать: а когда же безопаснее всего лететь в космос? ...На это явление обратили внимание во время полета космического корабля «Аполлон-11». Космонавт Эдвин Олд- рин пожаловался своим товарищам по полету, что у него в глазах сверкают световые точки. Причем даже тогда, ког¬ да он зажмуривается. Но это заявление не удивило его кол¬ лег. И Нейл Армстронг, первый человек, ступивший на поверхность Луны, и космонавт Майкл Коллинз тоже наб¬ людали «искры в глазах». Ви¬ дели вспышки и экипажи лунных кораблей «Аполлон- 12» и «Аполлон-13». Однако раньше их никто не наблю¬ дал. Как отметил американ¬ ский космонавт Чарльз Кон¬ рад, также совершивший по¬ лет на Луну, «вспышки были настолько яркими, что я не мог бы не обратить на них внимания во время полета на кораблях «Джемини-5» и «Джемини-11». Другой космо¬ навт, Джеймс Ловелл, также утверждает, что он видел «мол- нии> ео время полета на Лу- 4 Рассказывает радиоуглерод 97
ну «Аполлона-13», но при орбитальном полете «Аполло- на-8» не видел их. Отчего? Ответ напрашивался сам собой: до путешествия «Апол¬ лона-11» во время всех полетов огни в кабинах космических кораблей были всегда включены. Да и сами космонавты по¬ стоянно вели беседы с Землей. Поэтому во время первых рейсов не было ни привыкания к темноте, ни периодов дол¬ гого покоя. В рабочей суете никто просто не замечал этих вспышек. Из советских космонавтов вспышки видел только один Н. Н. Рукавишников во время полета на борту космического корабля «Союз-10». Во время отдыха он находился в затем¬ ненном отсеке и вдруг, хотя глаза были плотно закрыты, увидел светлые точки. Сначала космонавт принял их за сиг¬ налы табло, которые просвечивали сквозь веки. Но табло горело ровно и не настолько ярко, чтобы его можно было увидеть, и, значит, причиной увиденных вспышек быть не могло. Почему же возникают такие вспышки? Оказывается, ви¬ новаты в этом космические лучи. Вот передо мной один из журналов за 1964 год. В нем маленькая заметка с довольно оригинальным названием: ♦Видны ли космические лучи?». Кажется, бессмысленный заголовок. Любой человек даст на такой вопрос отрицатель¬ ный ответ или посмеется над спрашивающим. Ведь если бы их можно было видеть, зачем тогда создавать сложные регистрирующие приборы? И все же не торопитесь с вы¬ водами. За несколько лет до полета «Аполлона-11» профессор Калифорнийского университета Корнелий Тобайес, изучая радиационную опасность при космических полетах, сделал вывод, что космонавты должны видеть вспышки от прохо¬ дящих через глазное яблоко частиц. Для проверки своего предположения он отправился в Беркли на мощный ускори¬ тель ядерных частиц — протонный синхротрон. Ему вызва¬ лись помочь физик, лауреат Нобелевской премии Е. М. Мак¬ миллан и космонавт Ф. Чапмен. Все трое подставили головы под поток быстрых частиц — ионов азота. Дозы облучения строго контролировались и были, конечно, ниже предельно допустимых норм. Сначала они ничего не заметили, и лишь повертев головами, увидели вспышки. Маленькие искры сверкали лишь тогда, когда пучок частиц проходил через 98
сетчатку глаза. Такие опыты были проделаны и на пучках нейтронов и альфа-частиц. И здесь наблюдался тот же эф¬ фект. Казалось бы, все ясно. Вспышки, которые видели космо¬ навты во время полетов к Луне, возникали тоже за счет тя¬ желых частиц, входящих в состав космических лучей. Эти приходящие из глубин Галактики частицы обладают на¬ столько большой энергией, что способны без задержки про¬ ходить через защитные экраны толщиной в десятки санти¬ метров. И предотвратить их проникновение внутрь космиче¬ ских кораблей пока практически невозможно. При полете корабля «Аполлон-16» проводилось два сеан¬ са наблюдения космических частиц: на пути к Луне и при обратном путешествии. Во время первого сеанса космонавт Чарльз Дьюк надевал специальное приспособление с фото¬ эмульсией для регистрации проникающих частиц. Джоя Янг наблюдал вспышки, надев светозащитные очки, а Кен Маттингли записывал наблюдения своих товарищей. Вспыш¬ ки появлялись нерегулярно: в среднем Дьюк наблюдал вспышку за 1,3 минуты, Янг — за 3,6 минуты. Во время вто¬ рого сеанса, который длился 32 минуты, все трое надели све¬ тозащитные очки. Дьюк отметил 15 вспышек, Янг — 7, а Маттингли не видел ни одной — он был первым космонав¬ том, не видевшим вспышек на этой трассе. Почему же такая разница в показаниях? Вероятнее все¬ го, зто связано с тем, что оборудование и приборы космиче¬ ского корабля частично поглощают излучение, создавая неравномерное поле облучения. Но так ли безопасны попадания этих «космических пуль» в живые ткани организма? Ответ на эти вопросы дали шлемы, космонавтов — участников полета к Луне в 1968 году на корабле «Аполлон-8», а также тех, кто в 1969 году высадился на ее поверхность («Аполлон-12»). Вернее, не сами шлемы а особые пластиковые оболочки, нанесенные на них. Эти оболочки были сделаны из лексана — материа¬ ла, который по своей реакции на воздействие космических частиц схож с тканями человеческого организма. Таким образом, шлемы были своеобразными детекторами тяжелых частиц. Проходя через плотное вещество, космические частицы оставляют след. Они смещают атомы вещества, разрывают между ними связи. Все эти нарушения в лексане можно 4* 99
проявить при помощи особой обработки и по ним определить уровень радиационной опасности во время длительных кос¬ мических полетов. Воздействия различных частиц неодинаковы. Больше всего неприятностей доставляют тяжелые частицы. Проби¬ вая верхние слои вещества, они тормозятся и в его глубине теряют максимум своей энергии. Поэтому именно на излете частицы наиболее опасны. Если частица пройдет через ядро живой клетки, то клет¬ ка теряет способность к воспроизводству. Поэтому важно знать не только интенсивность частиц, но и их энергию, глубину расположения облучаемых органов. Оказалось, что наиболее уязвимые части тела — живот и голова. Медики тщательно изучили треки — следы, оставленные в шлемах американских космонавтов частицами,— и опреде¬ лили уязвимость различных органов, а затем провели оценку числа клеток, которые могут погибнуть при различных кос¬ мических полетах. Оказалось, что при полетах к Луне кос¬ монавты облучаются в той же степени, что и врачи-рентге¬ нологи за такое же время. Иное дело—длительное путешест¬ вие. За время полета к Марсу и обратно, полету, который займет около двух лет, космические лучи разрушат, если на корабле не будет специальной защиты, около 0,12% кле¬ ток в коре головного мозга, 0,05% —в сетчатке глаз и свы¬ ше 1,5%—в центральной нервной системе. Это довольно много! Однако опасность представляют не только тяжелые га- 100
лактические частицы. Таят в себе опасность и заряженные частицы, испускаемые Солнцем во время вспышек, особенно крупных. При некоторых из них доза облучения может до¬ стигать весьма опасных для человека величин. Поэтому осо¬ бенно важно прогнозирование солнечной активности. Уста¬ новив закономерности возникновения вспышек, мы можем приурочивать время стартов на далекие планеты к тому пе¬ риоду в жизни Солнца, когда активные области находятся на его обратной стороне. Тогда даже во время сильных вспышек попадание солнечных космических лучей в около¬ земное пространство маловероятно. Необычайно полезны наблюдения со спутников серии «Прогноз». Они позволяют непрерывно контролировать со¬ стояние космической среды. А эксперименты, проводимые на спутниках серии «Космос», показывают, что на орбитах с высотой апогея до четырехсот километров доза космиче¬ ского излучения благодаря защитному действию магнитно¬ го поля Земли в 3—4 раза ниже, чем в открытом космосе. Солнечные же космические лучи практически не достигают орбит, на которых работают советские космические кораб¬ ли и обитаемые орбитальные станции. Есть, однако, и еще один источник космической опасно¬ сти — заряженные частицы, захваченные магнитным полем Земли, — радиационные пояса. Потоки протонов и электро¬ нов в них очень велики. Однако расположение радиацион¬ ных поясов известно, поэтому трассы космических кораблей можно проложить так, чтобы они пролегали далеко от цент¬ ральной части поясов, там, где концентрация частиц неве¬ лика. Если же пребывание корабля в опасных зонах по каким-либо причинам все же необходимо, то время, когда они должны находиться в них, стараются свести к мини¬ муму. Но почему Рукавишников все же видел вспышки света, ведь «Союз» летал ниже радиационных поясов? Дело, по- видимому, в том, что радиационные пояса не являются геометрически идеальными. И виноваты в этом магнитные аномалии — участки земли, в пределах которых магнитное поле претерпевает резкие изменения на протяжении не¬ скольких километров и даже метров. Такие скачки связаны с залеганием в этих местах пород, отличающихся своими магнитными свойствами от окружающих. Аномалии иска¬ жают конфигурацию радиационных поясов, из-за чего зоны 101
повышенной радиации наблюдаются в этих районах на вы¬ соте двести километров и ниже. Самая большая область повышенной радиации связана с Бразилией, точнее — с ее магнитной аномалией. Здесь поток частиц в виде огромной воронки как бы спускается из космоса к атмосфере. На некоторых витках космические корабли могут попадать в такие области интенсивных пото¬ ков излучения. Протоны, входящие в состав этих излучений, взаимодействуя с оболочками кораблей, порождают нейт¬ роны, которые могут вызвать эффект вспышек, подобный наблюдаемым при экспериментах с нейтронами на ускори¬ телях. Когда максимальная световая чувствительность гла¬ за совпадает с прохождением корабля через область анома¬ лии радиационного пояса, тогда и можно ожидать возник¬ новения в глазу космонавта вспышки. Итак, полеты по околоземным орбитам и короткие пере¬ леты к Луне необходимо согласовывать с активностью Солн¬ ца. А как же быть с полетами к далеким планетам, таким, как Марс и Венера? Неужели из-за тяжелых галактических частиц космонавтам никогда не достичь их поверхности? Не торопитесь с выводами. Во-первых, отважных космонавтов укрывает сам корабль, а во вторых, им может помочь... Солнце. Конечно, герметическая оболочка космического кораб¬ ля, оберегающая исследователей космоса от холода и пусто¬ ты межпланетного пространства, служит в какой-то мере защитой от радиации. Смертоносные для всего живого ультрафиолетовое и рентгеновское излучения, идущие от Солнца, излучения, от которых нас надежно защищает ат¬ мосфера, полностью поглощаются оболочкой корабля. Но высокоэнергичные тяжелые частицы свободно проходят через нее. При этом они теряют часть своей энергии и стано¬ вятся, как мы уже говорили, наиболее опасными, так как на излете могут причинить наиболее серьезные повреждения. Поэтому, чтобы свести все возможности облучения к минимуму, радиационная защита строится многоступен¬ чатой. Первой принимает на себя удар оболочка. Она делается из нескольких слоев различных материалов, которые подби¬ раются так, чтобы максимально ослабить мощность потока проникающих частиц. Для прорвавшихся частиц конструкто¬ ры предусматривают вторую линию обороны. Сложное обо- 102
рудование корабля, многочисленные приборы, панели, крес¬ ла, топливные баки монтируются так, чтобы оградить кос¬ монавтов, их наиболее чувствительные органы от губитель¬ ного космического излучения. Может существовать и еще одна линия защиты — специальные миниатюрные радиа¬ ционные убежища, где космонавты будут пережидать ухуд¬ шение «радиационной погоды» (для солнечных вспышек это время составляет несколько часов). В эти периоды управле¬ ние и контроль возьмут на себя автоматы. Таким образом, оборона довольно сильна. И все же она не защищает от высокоэнергичных частиц, приходящих из глубин космоса. И здесь, как утверждают американские специалисты, защитой станет, как это ни парадоксально звучит... Солнце, само являющееся источником радиацион¬ ной опасности. В предыдущей главе уже рассказывалось о том, что сол¬ нечный ветер выдувает приходящие из Галактики космиче¬ ские частицы, которые представляют большую опасность. Поэтому в полет к другим планетам надо отправляться не в годы минимальной активности Солнца, а в ее максимумы. Солнечные частицы легко остановить слабой защитой. По¬ этому для полета к Марсу лучший период — начало вось¬ мидесятых годов. В подтверждение этих слов американские физики, высказавшие эту идею, Дж. Комсток и другие, де¬ монстрируют шлемы командира «Аполлона-8» Дж. Ловел¬ ла и экипажа «Аполлона-12» — космонавтов Р. Гордона, А. Вина, Ч. Конрада. Сравнение этих двух полетов показа¬ тельно, так как между ними менялся уровень солнечной активности, а значит, появилась и возможность проследить за поведением космических лучей в открытом космосе. Ак¬ тивность Солнца за несколько дней до полета «Аполлона-8» была выше, чем тогда, когда к Луне отправился «Апол¬ лон-12». В соответствии с этим и следов от прохождения частиц в шлемах экипажа «Аполлона-12» было вдвое больше. Но предложение Комстока принимается не всеми учены¬ ми. Пока что вопрос о том, когда лететь в космос, остается спорным. Все же ряд специалистов придерживается того мнения, что отправляться в космос лучше в годы спокой¬ ного Солнца, так как при коротких перелетах более суще¬ ственную роль играют солнечные частицы. В период актив¬ ного Солнца они в тысячу раз превышают фон, создаваеглый 103
галактическими частицами. Во время же длительных поле¬ тов возрастает опасность хронического облучения частица¬ ми, приходящими из глубин космоса. И следовательно, от¬ правляться в полет лучше, когда бушующее светило выметает с пути космического корабля энергичные, и поэтому более опасные, галактические частицы. Но эта рекомендация при¬ знана не всеми. И ее следует хорошенько проверить экспери¬ ментально. Пока еще даже самые мощные ускорители не в силах разогнать частицы до «космических скоростей», которыми обладают галактические пришельцы. Не позволяют сделать вполне обоснованные выводы о биологической опасности, которую несут космические лучи, также и эксперименты, выполненные в космическом пространстве. И естественно, прежде чем мы сможем сказать о надежной радиационной защите космонавтов при длительных межпланетных пере¬ летах, нужны еще многие и многие исследования. Радиоуглерод может помочь и здесь. Изучая его распре¬ деление в годичных кольцах деревьев-долгожителей, мы мо¬ жем попытаться отыскать «окна» — такие периоды, когда фон, создаваемый одновременным воздействием солнечных и галактических частиц, будет наименьшим. Хотя и сейчас служба прогнозов «космической погоды» работает исправ¬ но, но отыскание таких периодов сделает полеты в далекий космос еще более безопасными.
ГЛАВА XIII МОСТ СОЛНЦЕ — ЗЕМЛЯ Однажды великий древнегреческий мудрец Фалес Милет¬ ский шел по улице, глядя на небо. Что его там заинтересо¬ вало, неизвестно. Известно другое: он не заметил лежащего на пути камня, споткнулся и упал. Свидетельницей проис¬ шествия была чрезвычайно злоязычная особа, которая не преминула воспользоваться случаем, чтобы поиздеваться над философом. Именно ей принадлежит изречение, которое теперь частенько пускают в ход: «Прежде чем посмотреть на небо, посмотри себе под ноги». Этот случай, как и изре¬ чение, сразу же стали достоянием остальных горожан. Но смеялись они над Фалесом недолго. Предвидя обиль¬ ный урожай олив, он скупил в своей местности все прессы для выжимания масла, а затем, после сбора урожая, про¬ дал их, но уже втридорога. 105
Нас в этой истории интересуют вовсе не торговые спо¬ собности Фалеса, а то, откуда он мог знать, каков будет урожай. Может быть, вычислил это событие? Ведь филосо¬ фы внимательно наблюдали природу и на основе своих наб¬ людений, обобщая их, делали те или иные заключения. Во всяком случае то, что в конце XVIII века великий англий¬ ский астроном и оптик Вильям Гершель натолкнулся на взаимосвязь между числом пятен на Солнце и ценой на хлеб — достоверный факт. И будь у него коммерческая жилка, он мог бы разбогатеть. Для этого ему, подобно Фа¬ лесу Милетскому, надо было заняться спекуляцией зерна. Но Гершелю даже не пришло в голову обобрать своих со¬ граждан. Он был вполне удовлетворен тем, что открыл за¬ кон, связывающий урожаи с циклами солнечной активности. Еще в глубокой древности у жителей Восточной Азии существовало свое летосчисление — двенадцатилетний цикл. Каждый его год носил довольно странное для нас название: год коровы, год лошади, зайца, рыбы и т. д. Это не было прихотью, а наверняка имело свои корни, было связано с жизненным укладом наших предков. Скот был основой су¬ ществования. Но порой засуха выжигала травы — и начи¬ нался массовый падеж скота — «джут». Столетия назад кочевники установили, что наиболее свирепые джуты по¬ вторяются каждые 11—12 лет. Возможно, отсюда и зароди¬ лась идея живого календаря. Таким образом, уже давно люди умели предвидеть тяжелые засушливые годы, хотя прямой их связи с Солнцем и не заметили. Со временем эти знания утерялись... С давних времен вселяли ужас в сердца жителей стран Востока нашествия саранчи. Огромные стаи внезапно опус¬ кались на пышные оазисы Египта и Палестины и оставляли за собой лишь голые стволы финиковых пальм да обглодан¬ ные стебли посевов. Цветущие долины Тигра и Евфрата, Нила и Инда периодически превращались в безжизненные пустыни. Но почему эти набеги повторяются не ежегодно? Чтобы ответить на этот вопрос, советскому энтомологу Николаю Сергеевичу Щербиновскому пришлось исколесить тысячи километров по пустыням различных стран. Десятки лет упорного труда показали, что периоды бурного развития са¬ ранчи находятся в зависимости от изменений солнечной активности. 106
«Полководец» Солнце водит в атаку не только рати са¬ ранчи. В хлопковом поясе США большие беды приносила хлопковая совка Алабамы, уничтожавшая через каждые 22 года посевы во многих штатах. Эти примеры далеко не исчерпывают биологических свя¬ зей Солнце — Земля. Наличие «биологических протуберан¬ цев» можно проследить и в других сферах. «Великой черной смертью» окрестили чуму в XIV веке. Это был век свирепого разгула чумных эпидемий, которые уносили значительно больше жизней, чем самые опустоши¬ тельные войны. Целые села и города становились пустыня¬ ми, прекращалась торговля, общественная жизнь. По дан¬ ным, собранным для папы римского Климента IV, от чумы умерло 48 миллионов человек — это при общей-то числен¬ ности населения Земли того времени в 500 миллионов! Греческий историк Фукидид сообщает, что эпидемия, разразившаяся в Аттике между 436 и 428 годами до нашей эры, сопровождалась морскими наводнениями, засухами, неурожаями, усилением деятельности вулканов. В 542 году чума вспыхнула в Константинополе, а в 543 году по всей Европе прокатилась волна землетрясений. Многие писатели и историки разных стран и времен, очевидцы природных катастроф, отмечали их связь с эпи¬ демиями среди людей и животных. Возможно, отсюда и возникла убежденность, что болезнями управляют «силы небесные». И астрологи, наблюдавшие одновременные воз¬ никновения эпидемий в различных удаленных друг от дру¬ га местах, может быть, были не так уж неправы, придумав термин «инфлуэнца», то есть «влияние» (имеется в виду влияние небесных сил). Совпадение небесных и земных яв¬ лений было настолько очевидным, что у многих народов возникла даже вера в «предзнаменование». Но ученые не верили в предзнаменования. Они пытались найти нити, связывающие биологические и «небесные» яв¬ ления. В 1915 году, по рекомендации великого энтузиаста кос¬ моса Константина Эдуардовича Циолковского, начал искать связи между биологическими и космическими явлениями профессор Александр Леонидович Чижевский. Он считал, что виновником возникновения эпидемий является «реактор жизни» — Солнце. Чтобы проверить эту гипотезу, следова¬ ло изучить статистику давно прошедших эпидемий, ознако- 107
миться с обширной историко-медицинской литературой. Многие десятилетия посвятил он этому труду. Через его руки прошли тысячи архивных документов. Ему удалось собрать сведения о чуме за четырнадцать столетий! Одна за другой тщательно изучаются хроники. Вот одна из них, содержащая сведения с 1501 по 1650 год. Построив по ней график смертности жителей города Аугсбурга и на¬ неся на него описанные в тех же хрониках сведения о по¬ лярных сияниях, Чижевский нашел прямую связь между этими событиями. Но может быть, такая связь присуща только чуме? Ока¬ зывается, нет. В разгар холерной эпидемии 1364—1367 го¬ дов китайские летописцы отмечают появление на Солнце настолько крупных пятен, что их можно было видеть нево¬ оруженным глазом. В 1769 году, как раз в один из «расцве¬ тов» холеры в Индии, многие ученые отметили увеличение солнечной активности. Нередко отдельные эпизодические изменения деятельности Солнца очень точно совпадали с развитием болезни. Чижевский приводит такой пример: максимальное число заболеваний во время знаменитой вспышки холеры в Гамбурге в 1892 году — тысяча человек в день — пришлось на двадцатое августа, когда Солнце бы¬ ло наиболее активным. К 1925 году стало ясно: связь между многими эпиде¬ миями и циклической деятельностью Солнца настолько тес¬ на, что ее можно считать законом. Работы Чижевского соединили медицину и астрономию. Родилась новая наука — гелиобиология. «Неуправляемые» эпидемии чумы, холеры и других страшных болезней уже стали достоянием истории: медицина научилась бороться с ними. Но все же оста¬ лись эпидемии болезни, которой подвержены все — гриппа. Историю гриппозных болезней начали писать с 1173 года. С тех пор насчитывается более полусотни эпидемиче¬ ских циклов. Врачи объясняют их регулярность тем, что после каждой эпидемии гриппа у людей вырабатывается иммунитет лишь к данному вирусу. Но вирус со временем перерождается, приобретает новые свойства, да и иммуни¬ тет с годами снижается, и вот — новая волна гриппа. Это объяснение справедливо, но лишь отчасти: оно не вскрыва¬ ет первопричины. А просмотрите историю повальных болез- 108
ней — и увидите, что начало каждого цикла связано с пере¬ ходом от максимальной к минимальной активности Солнца. Итак, стало очевидным, что изменение солнечной актив¬ ности и есть тот ключ, который открывает таинственный ящик Пандоры со всеми таящимися там болезнями. Солнце влияет на бактерии. Но только ли на возникно¬ вение эпидемических заболеваний воздействует его «по¬ года»? ...Этот случай произошел более тридцати лет назад во французском городе Ницце. Было замечено, что в телефон¬ ной связи происходили перебои, и как раз тогда, когда на¬ добность в ней особенно возрастала, когда увеличивалось количество жалоб на ухудшение здоровья у курортников. Казалось бы, какие связи могут быть между порчей те¬ лефонов и состоянием здоровья людей? Вроде бы, никаких. И все же... Многие врачи отмечали, что инфаркты и инсульты носят характер эпидемий. Привезли двух-трех больных — жди еще. Раньше эти явления пытались объяснить метеорологи¬ ческими условиями, например, изменением атмосферного давления. Но как же быть с событиями в Ницце? Перебои в работе телефонов и радио наблюдались и ранее и были связаны с изменением электромагнитного поля Земли во время изменений солнечной активности. Может, Солнне влияет и на самочувствие больных? «Прохождение солнечных пятен ожидается (указать число). Предполагается, что пятна будут большой интенсив¬ ности в течение (стольких-то) дней. Соблаговолите сообщить нам наблюдаемые факты: будут ли увеличиваться различно¬ го вида недомогания при острых и хронических заболева¬ ниях...» Извещения такого рода получали многие лечебные уч¬ реждения Франции. Их рассылал по инициативе профессора А. Л. Чижевского Международный институт по изучению солнечных, земных и космических излучений. По просьбе этого института врачи ежедневно регистрировали ход болез¬ ни пациентов. В то же время астрономическая обсерватория на Монблане и метеорологическая станция в Ницце столь же тщательно записывали все изменения на Солнце. Рапортов от врачей накопилось около сорока тысяч, и в 1935 году Чижевский получил график, на котором было отмечено количество острых сердечных приступов 109
за несколько лет. Уже первый взгляд на них не остав¬ лял никаких сомнений — характер этой кривой был схож с кривой активности Солнца. Выявить такую взаимосвязь было чрезвычайно важно. Во-первых, сердечно-сосудистые заболевания — бич нашего времени, и узнать их причины, научиться бороться с ни¬ ми — значит спасти жизнь многим людям. А во-вторых, они не являются инфекционными и не могут, следовательно, передаваться от одного человека к другому. Их связь с дея¬ тельностью Солнца может быть выявлена в наиболее чистом виде. Конечно, неправильно обвинять в этих заболеваниях толь¬ ко наше светило. Слишком много причин чисто житейского характера приводит к болезням сердца. Но все же стати¬ стическая обработка многочисленных историй болезней пока¬ зала, что в те дни, когда возмущение магнитного поля Зем¬ ли возрастает, увеличивается и приток больных. А состоя¬ ние геомагнитного поля находится в прямой зависимости от деятельности Солнца. Советский исследователь Ю. А. Холодов, занимающийся изучением влияния магнитного поля на деятельность чело¬ веческого мозга, рассказывает такой случай. Пришел как-то астроном в гости к своему другу — инспектору дорожного надзора ГАИ — и увидел висящий у него над рабочим сто¬ лом график. — С каких пор ты стал заниматься солнечной активно¬ стью? — спросил астроном, указывая на график. — Что ты, — ответил инспектор. — Это всего-навсего динамика числа аварий на моем участке за год. В этой ошибке ничего удивительного нет. Специалисты объясняют связь между активностью Солнца и дорожными происшествиями так. Во время магнитной бури человек становится вялым, сонным, как будто даже немного пьяным. Ему кажется, что мышцы слушаются его как всегда и нормально выполняют все команды. На самом же деле они работают с запоздани¬ ем. И вот результат — увеличение числа аварий почти в четыре раза. А к исследователям подключались новые отряды уче¬ ных. Сейчас врачи, чтобы поставить правильный диагноз, обязательно посылают больных на анализ крови, потому что кровь, как зеркало, отражает даже самые незначитель¬ но
ные отклонения в жизнедеятельности организма. По клеточ¬ ному составу и составу входящих в нее химических веществ она постоянна. Поэтому изменение в ней какого-нибудь элемента уже говорит о заболевании. Врачи считают, что им анализ крови может рассказать иногда больше, чем сам больной. Еще в 1941 году было замечено, что ход некоторых спе¬ цифических реакций в крови изменяется в зависимости от времени суток, причем эти изменения не зависят ни от со¬ стояния погоды, ни от того, где находится обследуемый. Таким образом, человек оказался живыми солнечными ча¬ сами, а виновником биологических измененний опять было Солнце. Не так давно медики обнаружили еще одно интересное явление: если человек болен и у него поврежден какой-ни¬ будь внутренний орган, то это сказывается на его кожных покровах — изменяются их электрофизиологические свой¬ ства. «Читая» электрические сигналы кожи, можно узнать, здоров ли человек. Однако в разные годы величина этих сигналов у совершенно здоровых людей то падает, то возра¬ стает. Отчего? Оказалось, что эти колебания зависят от сол¬ нечных показателей, то есть кожа реагирует на изменение солнечной активности. Электропотенциал, снятый с кожи, резко падает уже за четыре дня до бури! Это явление даже предложили использовать для прогнозирования «космиче¬ ской погоды». Но и это еще не все! Выявились еще более удивительные факты. На международном симпозиуме по соотношениям между солнечными и земными явлениями в физико-химии и биоло¬ гии, состоявшемся в Брюсселе в 1958 году, с очень интерес¬ ным докладом выступил директор Флорентийского институ¬ та физической химии профессор Пиккарди. В своей повсе¬ дневной работе он обратил внимание на одно любопытное обстоятельство, которое как-то ускользало от глаз других ученых. Химики уже не раз сталкивались с тем, что если одну и ту же реакцию, происходящую в водной среде, повторять несколько раз, то никогда не удается полу¬ чить абсолютно идентичные результаты. Казалось бы, все одинаково: и реактивы, и температура, и освещен¬ ность, та же последовательность операций, а результат иной. 111
Случайное отклонение, — говорили химики. — Но если случай повторяется, — это закон. А где же причина? Может, все дело в том, — решил Пиккарди, — что опыты ставили в разное время? При этом могла изме¬ ниться «космическая обстановка» и, прежде всего, уровень солнечной активности. И вот Пиккарди берется за работу. В течение ряда лет с 1951 года ежедневно в один и тот же час во Флоренции проводится один и тот же опыт, одна и та же химическая реакция. Точность ее выполнения гарантировалась тем, что для ее проведения были специально обучены люди. Почти за четырнадцать лет было проделано несколько сотен тысяч экспериментов. К этой работе подключаются и институты других стран. Во время Международного геофизического года во многих научных центрах северного и южного полу¬ шарий исследовалось воздействие солнечной активности на коллоидные растворы (взвеси мелких частиц в воде). Как наиболее чувствительная была выбрана реакция, прохо¬ дящая в водном растворе хлористого висмута. Да и ре¬ зультат ее — выпадение осадка — легко можно наблю¬ дать. Эта реакция и стала своеобразной «лакмусовой бумажкой». В ходе работ было выяснено, что, в каких бы районах планеты ни проводились опыты, они, как по команде, дава¬ ли одинаковые результаты. А раз так, то это явление имеет общепланетный характер. Да и причину его удалось оты¬ скать довольно легко. Отклонение хода реакции от нормы в зависимости от времени точно повторяли изменения ак¬ тивности «его величества Солнца» за те же периоды. Про¬ стая реакция осаждения безошибочно реагировала на сол¬ нечную погоду. Недавно харьковские исследователи установили, что многие физико-химические свойства воды — вязкость, плот¬ ность, поверхностное натяжение, электропроводность — ме¬ няются под воздействием низкочастотных магнитных полей малой интенсивности. Скорость протекания реакций в такой воде совсем иная. Вода почти сутки «помнит» нанесенные ей «электромагнитные оскорбления». Это явление исполь¬ зуется сейчас на многих предприятиях. Кроме того, «намаг¬ ниченная вода» ускоряет процессы обогащения руд, увели¬ чивает прочность цемента и других строительных материа¬ лов. Обладает она и биологическим действием. 112
Жизнь возникла и протекает в воде. На семьдесят про¬ центов и сам человек состоит из воды, а важнейшие состав¬ ные части его организма — белки, углеводы, слизи — не что иное, как коллоидные растворы, в которых происходят все жизненные процессы. Вся жизнь буквально «пропитана» водой. Можно сказать, что вода — это сок жизни. А раз так, то становится понятной и связь биологических и сол¬ нечных явлений. Солнце влияет на магнитное поле Земли, а то, в свою очередь, воздействует на молекулы воды, вхо¬ дящие в сложные соединения тканей. Так, во всяком случае, считают сторонники теории «маг¬ нитной воды». Все живые организмы возникли и многие тысячелетия развивались в непосредственном контакте с силами приро¬ ды. Не избежали они и воздействия различных космических факторов — поэтому сохранили способность реагировать на самые незначительные изменения окружающей среды, в том числе и геомагнитного поля, «следящего» за жизнью наше¬ го светила. Чтобы знать «график работы» Солнца, уметь точно пред¬ сказывать, когда оно разбушуется, недостаточно следить за ним сейчас, нужно собрать статистические данные о его по¬ ведении в прошлом. Конечно, в какой-то мере нам могут помочь летописи. Но и они не позволяют заглянуть глу¬ боко в древние эпохи. И вот здесь нам опять помогут деревья. Мы уже говорили, что интенсивность космических лу¬ чей, достигающих Земли, зависит от солнечной активности. В разгар бури бушующее светило испускает много частиц, а успокаивается — и свирепый солнечный ветер превраща¬ ется в легкий бриз. Количество радиоуглерода в годичных кольцах деревьев точно следует за активностью Солнца. Воз¬ никает больше пятен, протуберанцев, вспышек — и радио¬ углерода в кольцах становится больше; деревья сразу же «записывают» возросшую активность светила. Ученые из¬ мерили количество радиоуглерода-14 в годы неспокойного Солнца. Оказалось, что уровень этого изотопа в такие пери¬ оды увеличивается на 0,6—0,8%. Так, во время наиболее сильной вспышки, которая произошла 23 февраля 1956 го¬ да (о ней мы уже говорили), фон увеличился на 0,75%. Такие величины уже хорошо регистрируются существу¬ ющей аппаратурой. А в максимуме деятельности Солнца во 113
время вековых циклов, имеющих периоды около восьмиде¬ сяти лет, количество радиоуглерода-14 увеличивается и того более — до 1,5%. Изучение радиоуглерода в годичных кольцах деревьев важно для медиков и биологов, так как позволяет состав¬ лять прогнозы, учитывая солнечно-земные связи. По актив¬ ности Солнца можно предсказать возникновение эпидемий и во всеоружии встречать их. Зная ход «солнечных часов», можно судить о появлении орд саранчи и других вредителей и поставить на их пути кордоны, спасая урожаи и скот. Вот какую еще помощь может оказывать радиоуглеродный метод.
ГЛАВА XIV СУРОВЫЕ ЗИМЫ ПЛАНЕТЫ Сейчас в это трудно поверить, но всего две тысячи лет назад нынешние пустыни Северной Африки снабжали пше¬ ницей Южную Европу. Тысячу лет назад, в эпоху викингов, Северный ледовитый океан летом был чист ото льда. В грен¬ ландских поселениях скандинавских колонистов археологи нашли до трехсот хуторов, много церквей и два монастыря. Но в конце XV века поселения пустеют, связь с Европой прекращается. О чем говорят эти факты? О том, что климат нашей пла¬ неты постоянно меняется. В наше время крупные ледники можно увидеть лишь в приполярных областях да высоко в горах. А 10—20 ты¬ сяч лет назад они покрывали огромные пространства. 116
Пригодные для жизни площади земного шара были на тридцать миллионов квадратных километров меньше, чем сейчас. Большая часть Европы и Северной Америки была покрыта льдом. Ледяной панцирь покрывал нынешнюю территорию Англии, Польши, доходил до Киева. Холода наступали волнами несколько раз. Землю словно лихорадило, бросало то в жар, то в холод. Одно и то же ме¬ сто оказывалось покрытым то пышными лесами, то толстым слоем льда. Сейчас считается, что было четыре крупных оледенения. Они, в свою очередь, дробятся на ряд более мелких. В периоды неоднократных нашествий ледники сгла¬ дили вершины скандинавских гор, образовали широкие до¬ лины, оставили отлогие, словно отполированные склоны. Если вам удастся пролетать на самолете над Карелией, посмотрите вниз. Вы увидите многочисленные озера и бо¬ лота. Создается такое впечатление, что огромный скребок содрал здесь землю. С севера на юг, по пути движения лед¬ ника, протянулись впадины и возвышенности. Наступающие льды не только изменили лик Земли, они гнали перед собой все живое. Многие не выдержали этого наступления. От морозного дыхания ледников гибли леса, вымирали стада животных, целые племена людей. Чем же вызваны эти великие оледенения, и не грозят ли они нам в будущем? Точного ответа пока нет, есть только прогнозы. Но не потому, что трудно отыскать причину по¬ холодания. Скорее наоборот — их чересчур уж много. Вычисления показывают, что достаточно понизиться сред¬ негодовой температуре на 2—4 градуса, как это вызовет развитие ледников, что, в свою очередь, приведет к еще большему понижению температуры на Земле. И как резуль¬ тат — ледниковый щит покроет значительную часть пла¬ неты. Было предложено более пятидесяти гипотез, объясня¬ ющих установление страшных ледяных зим. Казалось, чего проще: раньше наша планета находилась в расплавлен¬ ном состоянии, а сейчас остывает. Вот и появляются ледни¬ ки. Но ведь были периоды, когда они отступали, да и сейчас отстоят далеко. А может быть, все связано с движением материков? ♦Заплывают» они в холодные края — и сразу же климат меняется. Но в Верхоянске значительно холоднее, чем на Северном полюсе, а ледники там не образуются. Так, может, 116
виновато поднятие земной коры? Поднимаясь в более высо¬ кие, а значит, и более холодные слои атмосферы (через каждый километр подъема температура воздуха снижается на 5—7 градусов), отдельные части суши оказываются во власти снега и льда. Но тогда непонятно многократное из¬ менение климата за одну и ту же эпоху. Не могла же зем¬ ная твердь так часто подниматься и опускаться. Все время изменяются наклон земной оси и расстояние от нашей планеты до Солнца. Наклон оси обусловливает смену времен года. Более отвесное положение оси сглажи¬ вает сезонные климатические контрасты, более пологое де¬ лает их резче. Подсчитано, что в течение 40 000 лет наклон изменяется почти на три градуса, это может значительно менять климат. Меняется с периодом в 92 000 лет и земная орбита. Югославский геофизик Миланкович построил гра¬ фик, на котором можно проследить, как уменьшение или увеличение количества солнечного тепла для определенной параллели зависит от «места под Солнцем», то есть поло¬ жения Земли относительно светила. Этот график хорошо совпал с хронологией обледенения. Казалось бы, все ясно и причина оледенения найдена. Однако этот график годен лишь для последнего миллиона лет жизни Земли. А раньше? Раньше оледенений не было, хотя и Земля и Солнце точно так же проходили по небосво¬ ду. Значит, учтено было не все. А может быть, тут виноваты солнечные циклы? Причем не те, которые длятся одиннадцать лет, а долговременные — вековые и более долгие? В этом случае похолодание связано с пульсацией солнечной радиации, с минимумами солнеч¬ ного излучения. Однако эти циклы плохо изучены, и их тщательное исследование — дело будущего. Есть и еще одна теория, связанная с деятельностью Солнца. Расходуя ядерное горючее и переходя в другую «возрастную категорию», наше светило должно было много¬ кратно и на долгие сроки изменять интенсивность своего излучения. Но эта гипотеза пока тоже недостаточно разра¬ ботана. Для объяснения нашествия ледников привлекают и дру¬ гие теории. Вот одна из них. В межзвездном пространстве плавают гигантские облака космической пыли. Когда Солн¬ це проходит через них, частицы пыли рассеивают, не про¬ пускают к Земле живительные солнечные лучи — и планета 117
охлаждается. Выходит Солнце из пылевого облака — пла¬ нета «отогревается» вновь. Однако математические расчеты опровергают эту гипотезу. Плотность «космического тума¬ на» не так уж и велика. На таком небольшом, по космиче¬ ским масштабам, конечно, расстоянии, как Солнце — Земля, влияние пыли почти не сказывается. А вот еще одна теория, она связывает длительные охлаждения земной атмосферы с выходом на поверхность Мирового океана холодных масс воды — гигантских внут¬ ренних волн. Эги подводные волны высотой в сотни метров зарождаются тогда, когда на нашу планету накладываются гравитационные воздействия Солнца и Луны: плоскости ор¬ бит всех этих трех небесных тел оказываются максимально приближенными друг к другу, а Луна и Солнце проходят строго над экватором. В эти периоды наступает «век страш¬ ных зим». Такие события случаются раз за два тысячелетия. Последний раз это произошло в середине второго тысячеле¬ тия нашей эры. В 1909 году шведский ученый, директор Нобелевского института Сванте Аррениус, впервые отметил огромную роль углекислого газа как регулятора температуры приповерх¬ ностных слоев воздуха. Углекислота свободно пропускает солнечные лучи к поверхности нашей планеты, но поглощает большую часть теплового излучения Земли, уходящего в космическое пространство. Это — экран, препятствующий охлаждению планеты. Считалось, что теплые межледнико¬ вые периоды соответствуют повышенному содержанию угле¬ кислоты, выбрасываемой вулканами в атмосферу. Сейчас ее содержание не превышает 0,03%. Если эта цифра умень¬ шится вдвое, то среднегодовая температура в умеренных по¬ ясах снизится на 4—5°, что может привести к началу но¬ вого ледникового периода. Вулканы не только изменяют газовый состав атмосфе¬ ры, они и загрязняют ее. Огромные массы пепла, достига¬ ющие миллиардов тонн, выбрасываются в воздух вулкана¬ ми, а затем рассеиваются по всему земному шару. Так, на¬ пример, через несколько суток после извержения вулкана Безымянного в 1956 году его пепел был обнаружен под Лон¬ доном. Вулканический пепел значительно уменьшает про¬ зрачность атмосферы — пылинки закрывают землю от све¬ товых и тепловых лучей. После извержения в 1902 году вулкана Мон-Пеле, расположенного на острове Мартиника, 118
во многих местах земного шара интенсивность солнечной радиации упала на 20%, а загрязнение воздуха в 1883 году вулканом Кракатау сопровождалось двухлетним пониже¬ нием температуры в тропиках в среднем на два градуса. Кроме того, частицы пепла увеличивают облачность. Дело в том, что возрастание влажности воздуха само по се¬ бе недостаточно для образования облаков. Нужны центры конденсации, облегчающие сгущение водяных паров. Они ста¬ новятся зародышами будущих капелек или кристалликов льда. Появление в воздухе пылинок способствует зарожде¬ нию облаков, а увеличение облачности уменьшает приток солнечной радиации. Расчеты показывают, что, если облач¬ ность возрастет с пятидесяти процентов (а именно такой уровень существует сейчас) до шестидесяти, это приведет к понижению среднегодовой температуры на земном шаре на два градуса. До недавнего времени роль вулканизма в загрязнении атмосферы преуменьшалась, а ведь некоторые извержения сопровождались очень большими выбросами пепла. Так, на¬ пример, вулкан Катман в 1912 году выбросил двадцать во¬ семь кубических километров пепла. Однако крупные извер¬ жения отделены друг от друга десятками лет, в течение ко¬ торых пепел успевает осесть задолго до следующего извер¬ жения. Поэтому, хотя вулканизм и сказывается на климате, но только кратковременно, и оледенения вызвать не может. Но в более ранние периоды развития Земли картина могла быть иной и вулканическая деятельность была более интен¬ сивной. Она охватывала огромные территории и, конечно, могла привести к возникновению ледников. Причинная связь этих явлений очевидна. Время от времени, правда очень редко, случается так, что несколько причин действуют одновременно, накладыва- ясь друг на друга. В это время наступают великие оледене¬ ния Земли, возникают ледниковые эпохи. В период одного из таких оледенений появился человек. Это произошло 200 миллионов лет назад. Суровые испы¬ тания выпали тогда на долю всего живого. Их могли выдер¬ жать только сильные и выносливые виды животных и ра¬ стений. Естественный отбор действовал беспощадно. Мно¬ жество невзгод пришлось пережить нашим далеким пред¬ кам. В борьбе за жизнь они развили именно те качества, которые и сделали их людьми: сплоченность, смелость, изоб- 119
ретательность. Человек покорил огонь, растения, животных. Смена на протяжении многих тысяч и миллионов лет теп¬ лых и холодных периодов закалила людей не только физи¬ чески, но и духовно. «Абсолютное постоянство солнечного излучения и свойств земной коры... могло бы, лишив кли¬ матических стимулов развития, задержать нас на стадии примитивных силурийских илоедов», — говорит крупный исследователь небесных тел X. Шепли. Ледниковый период создал человека. А что нас ждет в будущем? Новое оледенение или потеп¬ ление? Наиболее оптимистично настроены ученые, счита¬ ющие причиной изменения климата астрономические явле¬ ния. Они уверены, что через несколько десятков тыся¬ челетий в наших северных широтах будут расти тропи¬ ческие растения. Это предположение основано на том, что наша Солнечная система движется в «лучшие районы» Галактики, где количество темных туманностей мень¬ ше. Жаль, что нельзя сказать «поживем — увидим», так как свидетелями этих чудес будут наши далекие по¬ томки. Но есть и противоположное мнение. Количество пыли в атмосфере с каждым годом увеличивается, и это охлажда¬ ет планету. Факты свидетельствуют, что начиная с сороко¬ вых годов температура на обширных пространствах Европы, Азии, Северной Америки неуклонно понижается. С каждым десятилетием становится холоднее на 0,1 градуса. Это в среднем. На Крайнем Севере похолодание выражено силь¬ нее. В последние годы пернатые обитатели Арктики гнез¬ дятся южнее, чем раньше, а леса медленно отступают под натиском тундры. Теперь многие ученые считают, что мы живем в «эпоху малого оледенения», прерываемую эпизоди¬ ческими оттепелями, как это было, например, в первой по¬ ловине века. Начало следующей оттепели следует ожидать через несколько лет. Можно утверждать, что к двухтысяч¬ ному году климат улучшится. Не исключено, что уже в XXI веке арктический бассейн впервые со времени викингов освободится от ледового пле¬ на! Максимальное потепление должно наступить позднее, около 2300—2400 годов. Во второй половине третьего тыся¬ челетия возникнет тенденция к медленному похолоданию. Однако на это не надо смотреть пессимистически. Следует учитывать, что человек уже сейчас в силах предотвратить 120
«ледяную катастрофу». Так что очередного оледенения мо¬ жет и не быть. Но какое отношение имеет нашествие ледников к теме нашего рассказа? Оказывается, непосредственное. При по¬ мощи радиоуглеродного метода удалось установить, как ме¬ нялся в прошлом климат планеты в различных географиче¬ ских районах. Пройдите по цветущему лугу, и у вас на обуви и одежде останется желтоватый налет. Это пыльца и споры растений. Тонкой пленкой покрывает она и лужи. Чаще всего такая пленка образуется во время цветения сосен, дающих боль¬ шое количество пыльцы: одно дерево «пускает по ветру» около шестидесяти тысяч пылинок. Вносят свой вклад в эту «запыленность» и мхи, папоротники, плауны. Похороненные в толще почвы пыльца и споры — эти микроскопические свидетели прошлого — позволяют проследить, как менялся в какой-либо местности растительный мир, а значит, и кли¬ мат. Возникла даже специальная наука — палинология, или спорово-пыльцевой анализ. Пыльцу растений стали изучать давно, со времени по¬ явления микроскопа, но как наука палинология родилась недавно — лет семьдесят назад. Сначала ученые умели определять пыльцу и споры только в торфяниках и озерных отложениях. Однако сейчас метод разработан настолько хо¬ рошо, что ученые распознают присутствие любой раститель¬ ности в различных по составу исследуемых образцах. Наиболее изучен последний геологический период — чет¬ вертичный, или антропоген, который начался примерно шестьсот тысяч — миллион лет назад. Известно, что каждой климатической зоне свойственна своя растительность. Возьмем, например, пробу из любого торфяника и слой за слоем исследуем ее под микроскопом. По спорам, пыльце, семенам восстановим местные кли¬ матические условия прошлых лет. Вот в нижнем слое пыль¬ ца карликовой березы, споры мха — значит, здесь была тундра. Затем климат стал мягче, появились следы хвойных деревьев. Следующий слой содержит семена широколистных пород: дуба, липы, граба. Затем их вытесняют хвойные леса и наконец тундра. По этой картине даже неспециалист может сказать, что сначала в местности, откуда была взята проба, было холодно, потом потеплело и через какой-то про¬ межуток времени опять наступили холода. 121
Но когда это произошло? Вот здесь-то и дает ответ ра¬ диоуглерод, содержащийся в мхе и торфянике. Определим его количество, и ответ будет готов. Торф и сам, даже без включения пыльцы, может расска¬ зать о климате. Вернее сказать, не торф, а его рост. Тепло и влажно — мох растет быстро, сухо и холодно — медлен¬ но. Измеряя прирост торфяника в разные периоды времени и определяя радиоуглеродным методом возраст каждого слоя торфа, мы тоже можем судить о былых природных условиях. При помощи радиоуглерода удалось определить и время ледниковых периодов. С наступлением холодов раститель¬ ность гибла, гибли и деревья. Ледники при своем движении подминали их, хоронили под собой. Отыскав такие лесопо¬ валы, можно по содержанию углерода-14 определить, когда они образовались. А проверку даст дендрохронология. Отступали под натиском стужи и люди. Они уходили, отмечая свой путь кострищами. Вот по их-то золе, некогда скрытой под толщей льда, ученые и смогли не только про¬ следить пути отхода наших предков, но и сказать, когда это происходило. Оказалось, за последние 40 000 лет на Земле было три ледниковых периода, причем последний царил бо¬ лее 10 000 лет назад. С тех пор на Земле потеплело, и если похолодания происходят, то только эпизодически. И об этом тоже поведал радиоуглерод. Вот и закончился наш рассказ про радиоуглерод. Как некая путеводная нить он позволил нам, переходя от одной области науки к другой, связать их воедино. Мы начали с того, что узнали, как с помощью радиоуглерода можно определять возраст различных археологических находок, вы¬ яснили, как новая наука — дендрохронология — помогает ученым в этом. Но время, когда кругозор человечества ограничивался только рубежами стран и континентов, простой регистраци¬ ей исторических событий, прошло. Сейчас, в эпоху стартов к другим планетам, все люди чувствуют себя членами эки¬ пажа огромного космического корабля, имя которому — планета Земля. И как раньше моряки с беспокойством вгля¬ дывались в безбрежную гладь океана, чутко следили за из¬ менением погоды, отыскивая малейшие приметы надвига- 122
ющегося шторма, чтобы во всеоружии встретить его натиск, так и сейчас люди Земли задаются вопросами: а всегда ли будет спокойным пока еще во многом таинственный космос? Какие космические бури и ураганы обрушивались на нашу планету в прошлом, и какие беды они могут принести сей¬ час? Мы узнали, как радиоуглерод позволяет ответить на эти вопросы. Радиоуглеродный метод стал сейчас мощным орудием познания. Он не только расширил круг исследований, но и свел под «единую крышу» ученых различных специально¬ стей. Ведь одни ученые имели в своем распоряжении разра¬ ботанную ими прекрасную аппаратуру для измерения ни¬ чтожно малых количеств углерода-14, другие разрабатывали методику очистки образцов, а это не такая уж простая за¬ дача, ведь из образца надо убрать все вещества, способные повлиять на результаты измерений, исказить их. И все это нужно ученым для решения тех загадок, ко¬ торые задала им природа. Сейчас в Советском Союзе начаты широкие исследования по проблеме «Астрофизические явления и радиоуглерод», в которых принимают участие физические, геологические, ботанические, зоологические, археологические институты, университеты и научные учреждения и лаборатории, зани¬ мающиеся вопросами астрофизики. Еще многое в этой проб¬ леме неясно. Поэтому работы все время расширяются и к ним привлекаются все новые и новые отряды специалистов. Почти ежегодно организуются совещания, где «главным ге¬ роем» является радиоуглерод (кстати, по материалам сове¬ щаний и написана эта книга). Возможно, что с годами в работе этих совещаний приме¬ те участие и вы. И если это произойдет благодаря тому, что вас заинтересовали проблемы, связанные с радиоуглеродом, то автор будет считать свою задачу выполненной — книга сыграла свою роль.
ПОСЛЕСЛОВИЕ Солнце занимает исключительное положение в жизни человечества. Во-первых, потому, что оно обеспечивает нас энергией и светом. В конечном итоге Солнце является источником всех видов энергии, используемых человечеством. Во-вторых, жизнедеятельность нашего светила непосред¬ ственно влияет на Землю, изменяя состояние и циркуляцию атмосферы, воздействуя на климат, биосферу и т. д. Земля погружена во внешнюю, очень динамичную атмосферу Солн¬ ца и подвергается сильному влиянию «погоды на Солнце». В настоящее время, когда изучение окружающей нас среды является одной из самых актуальных проблем, исследова¬ ние солнечно-земных связей приобретает особую научную и научно-прикладную важность. За последние десять лет наши знания о процессах, про¬ исходящих на Солнце, в околоземном пространстве, в атмо¬ сфере Земли, значительно расширились. Начинает прояс¬ няться взаимосвязь, казалось бы, непонятным образом переплетенных между собой явлений, определяющих сол¬ нечно-земные связи. Но все же остается и много неясного. Поэтому для надежного прогнозирования состояния около¬ земного пространства, атмосферы Земли и, наконец, многих процессов в живой природе необходимы комплексные ис¬ следования электромагнитного излучения (от радиоволн до гамма-квантов) и корпускулярных излучений (от частиц солнечного ветра до энергичных космических лучей). Для более четкого понимания жизни Земли важно изучение сиг- 124
налов, испускаемых Солнцем, не только в настоящее время, но также состояния солнечной активности в далеком про¬ шлом. Прошлое солнечной активности, радиационной ситуации в околоземном пространстве «запомнили» такие очевидцы, как деревья и донные отложения, метеориты и лунный грунт. Анализ показывает, что годичные кольца деревьев и донные отложения хорошо помнят интенсивность косми¬ ческих лучей в течение последних тысяч и даже миллионов лет. Например, по распространенности космогенных изото¬ пов в донных отложениях показано, что в интервале време¬ ни от двух до четырех миллионов лет назад интенсивность космических лучей была в четыре раза больше, чем сей¬ час. Такое изменение можно объяснить пониженной свети¬ мостью Солнца в то время. Если это так, то ответственным за глобальное оледенение Земли может быть именно Солн¬ це. Такой пример наглядно демонстрирует масштабность и комплексность космических исследований. Одним из распространенных и широко используемых в исследованиях космогенных изотопов является радиоугле¬ род. Он примечателен тем, что образуется в атмосфере Зем¬ ли под действием космических лучей, окисляется, приме¬ шивается к углекислому газу атмосферы и участвует в про¬ цессе круговорота углекислого газа в системе, содержащей атмосферу, биосферу, океан. Важно то, что содержание угле¬ рода-14 в каждый момент связано с интенсивностью косми¬ ческих лучей, падающих на атмосферу Земли. Поэтому та¬ кие объекты, как деревья, усваивающие углерод и захваты¬ вающие вместе с ним радиоуглерод, обладают своеобразной памятью на радиоуглеродную обстановку в окружающей среде. Причем эта память оказалась исключительно креп¬ кой, благодаря чему кольца живых и мертвых деревьев стали уникальными источниками информации о цикличе¬ ской и вспышечной деятельности Солнца, об изменении маг¬ нитного поля Земли, о звездных катастрофах и т. д. До недавнего времени радиоуглеродные методы исполь¬ зовались только для датировки органических образцов. И с их помощью было получено много интересных для археоло¬ гов, геологов, историков данных. Теперь углерод-14 приоб¬ рел новую специальность — он стал служить для целей изучения нашей планеты, космоса, космических явлений. Книга Ю. И. Коптева — своеобразный и вполне заслу- 125
женный гимн радиоуглероду, исключительно талантливому ребенку, порожденному атомной эрой. Сейчас этот ребенок вырос, возмужал, стал вполне взрослым и самостоятельным. У него богатое настоящее и блестящее будущее, особенно в изучении окружающей среды. Я бы сказал, что радиоугле¬ род является стимулятором возникновения изотопной эко¬ логии. Рассказ об углероде-14 безусловно будет интересен мо¬ лодому читателю, которому свойственны романтика и энту¬ зиазм, яркое чувство поиска и стремление познать окру¬ жающий мир. Заместитель председателя научного совета «Космические лучи» Академии наук СССР, доктор физико-математических наук, профессор Г, Е, К О Ч А Р О В
ОГЛАВЛЕНИЕ Глава I. Углерод, рожденный космосом 9 Глава II. В стенах лабораторий 16 Глава III. Руки, протянутые археологал! 21 Глава IV О чем рассказали деревья 28 Глава V. Радиоуглерод исправляет историю 42 Глава VI. Космические странницы 52 Глава VII. Взрывающиеся звезды 56 Глава VIII. Маяки Вселенной 65 Глава IX. Магнитный щит Земли 71 Глава X. И на Солнце есть пятна 82 Глава XI. Ветер, дующий с Солнца 89 Глава XII. Когда лететь в космос? 96 Глава XIII. Мост Солнце — Земля 105 Глава XIV. Суровые зимы планеты 115 Послесловие. Г. Е. Кочаров 124
ДЛЯ СРЕДНЕГО И СТАРШЕГО ВОЗРАСТА Коптев Юрий Иванович РАССКАЗЫВАЕТ РАДИОУГЛЕРОД Ответственный редактор Ю. И. Смирнов. Художественный редактор А. В. Карпов. Технический редактор 3. П. К о р е н ю к. Корректоры К. Д. Немковская и Л. Л. Бубнова. Сдано в набор 2/У1 1976 г. Подписано к печати 20/Х 1976 г. Формат 60X84716. Бумага типогр. № 1. Печ. л. 8. Уел. печ. л. 7,44. Уч.-изд. л. 6,44. Тираж 1*50 000 экз. М-28408. Заказ № 249. Цена 34 коп. Ленинградское отделение ордена Трудо¬ вого Красного Знамени издательства «Детская литература*. Ленинград, 192187, наб. Кутузова, 6, Калининский ордена Трудового Красного Знамени полиграф- комбинат детской литературы имени 50-летия СССР Росглавполиграфпрома Госкомиздата Совета Министров РСФСР. Калинин, проспект 50-летия Октября, 46. Коптев Ю. И. К 65 Рассказывает радиоуглерод. Научно-художе¬ ственная книга. Научная редакция и послесловие доктора физ.-мат. наук Г. Е. Кочарова. Рисунки Е. Войшвилло. Л., «Дет. лит.», 1976. 127 с. с ил. В книге рассказывается о том, как радиоуглеродный метод анализа помогает ученым понять многие процессы, происходящие в глубинах космоса, и одновременно изучить историю жизни на Земле. 524
ИЗДАТЕЛЬСТВО «♦ДЕТСКАЯ ЛИТЕРАТУРА*