Текст
                    Волны — это наиболее актив¬
ный динамический фактор, воздей¬
ствующий на физические, химиче¬
ские и другие явления, происходя¬
щие в море.
Как происходит рост, формиро¬
вание н изменение ветровых волн,
каким образом они превращаются
в штормовые палы, верна ли леген¬
да о «девятом вале» — на все зтн
вопросы отвечают современные
теории волн энергетическая, стати¬
стическая и спектральная.
Смотри в номере статью
А. Е. Зубкова «Волны моря».
Обложка художника
К. В. Крылова


3 1967 МАРТ ПРИРОДА ЕЖЕМЕСЯЧНЫЙ ПОПУЛЯРНЫЙ ЕСТЕСТВЕННО¬ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ АКАДЕМИИ НАУК СССР мздц/четсзяч си января 1312 г— сзд/ч •■■■■■•■5S555 В НОМЕРЕ: УСЛОВНЫЕ РЕФЛЕКСЫ- НОВОЕ О ГЕЛИН КЛАССИЧЕСКИЕ Ф И ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ ЗВЕЗДЫ-СТАНДАРТЫ ♦ ♦ ПРИРОДА МОРСКИХ ВОЛН БОБРЫ ПОД ОХРАНОЙ ЧЕЛОВЕКА Март в лесу Фото А. Щеголем Таг*
СОДЕРЖАНИЕ В мире больших молекул (Развитие химии высокомолекулярных соединений). В. И. Кув- нецов, Е. В. Венский, Л. С. Солодкин, В. В. Северный 3 Гелий продолжает удивлять. М. И. Каганов 11 Условные рефлексы — классические и инструментальные. Э А. Асратян 19 Организованная антропосфера. Б. Б. Родоман 25 Волны моря. А. Е. Зубков 36 Вращение Земли и морские течения. О. И. Мамаев 47 Когда растаяли льды на Русской равнине? Л. Р. Серебрянный 53 За сибирским висмутом. Э. П. Либман . . 61 НАУЧНЫЕ СООБЩЕНИЯ Звезды - стандарты. А. В. Харитонов .... 64 Галька — источник информации. О. А. Бор¬ сук, Ю. Г. Симонов 68 Медь Джезказгана. И. П. Дружинин ... 70 Гималайский медведь. В. П. Сысоев 73 СЪЕЗДЫ, КОНФЕРЕНЦИИ Воиросы медицины — авиационной и косми¬ ческой (на XV Международном конг¬ рессе в Праге). И. М. Хазен, Ф. П. Нос- молинский 76 ЛЮДИ НАУКИ Создатель мощных ускорителей (60 лет со дня рождения академика В. И. Векслера). И. В. Чувило 80 НАУКА —СЕЛЬСКОМУ ХОЗЯЙСТВУ На берегах Деркула (Уральская сельско¬ хозяйственная опытная станция). Н. Б. Семихатова ОХРАНА ПРИРОДЫ Сущесткует ли «бобровая угроза»? В. В. Дёж- кин (94). Новоселы на реке Рыбнице. П. Н. Смирнов (100). Бобры в Белорус¬ сии. Э. Г. Самусенко (101). ЭКСПЕДИЦИИ Слоны живут рядом. Б. Гржимек 102 НАШИ ИНТЕРВЬЮ Пропаганда науки и прогресса (Беседа с главным редактором журнала «Наука и прогресс» Р. Биркнером) 113 ЗАМЕТКИ, НАБЛЮДЕНИЯ Фейхоа. Б. Ю. Муринсон (52). Полное лунное за¬ тмение. М. М. Дагаев (114). НОВОСТИ, СОБЫТИЯ, ФАКТЫ (115—120) ПО СТРАНИЦАМ НАУЧНЫХ ЖУРНАЛОВ Кварки в космических лучах (121). Сорока¬ летие ондатроводства (121) Восстановление разрушенных земель (122). КНИГИ Проблемы познания космоса (В. Н. Кома¬ ров. Человек и тайны Вселенной). А. Тур- су нов, И. Эшметов (124). Видный уче¬ ный-металлург (С. Я. Плоткин, П. Г. 88 Соболевский). | И. Н. Плаксин |(124). Геогра¬ фы — сельскому хозяйству (Ф. Н. Миль- ков. Ландшафтная география и вопросы практики). А. В. С ту пиши н (125). Корот¬ ко о книгах (18, 24, 46, 60, 126). КАЛЕНДАРЬ ПРИРОДЫ Овраги в лесах. Ф. Ы. Мильков (127). Хо¬ лодные весны на Северном Кавказе. В. Я. Фролов (127).
1гЯЫЛЫ^ Чф БОЛЬШИХ ОКТЯБРЬ МОДЕКЫЛ РАЗВИТИЕ ХИМИИ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В. И. Кузнецов, Доктор химических наук Е. В. Вонский, Л. С. Солодкин, В. В. Северный Москва ТТ сследования в области высокомолеку- -*-*-лярных соединений — традиционное на¬ правление работ многих химических школ нашей страны. В свое время А. М. Бутлеров предложил рассматривать способность непре¬ дельных соединений к полимеризации в ка¬ честве критерия их реакционной способности. Отсюда берут свое начало классические рабо¬ ты в области полимеризационных и изоме- ризационных процессов А. Е. Фаворского, В. Н. Ипатьева и С. В. Лебедева, развитые впоследствии целыми коллективами ученых Ленинграда и Москвы. От исследований не¬ фтяных углеводородов В. В. Марковниковым и затем Н. Д. Зелинским протягиваются нити к современным работам по синтезу всевоз¬ можных мономеров из нефтяного углеводород¬ ного сырья. С изучением углеводов П. П. Шо- рыгиным связаны работы его учеников в области химии высокомолекулярных соедине¬ ний. Школу Н. Н. Семенова привело к иссле¬ дованиям процессов полимеризации изучение цепных реакций. Коллективы, руководимые А. Е. Арбузовым и А. Н. Несмеяновым, изу¬ чали процессы в области элементоорганичес¬ ких соединений, приводящие к образованию больших молекул. В. А. Каргин с сотруд¬ никами внесли существенный вклад в изуче¬ ние физико-химии полимеров, а успехи совет¬ ской полимерной науки в области поликон¬ денсации связаны со школой В. В. Коршака. Печатавши с сокращениями. Полностью статья бу¬ дет опубликована в книге «Развитие органической химии в СССР», выходящей в изд-ве «Наука» к БО-летию Октября. Первым крупным достижением советской высокомолекулярной органической химии был синтез каучука на основе бутадиена, впер¬ вые осуществленный в промышленных мас¬ штабах в начале 30-х годов по методу С. В. Лебедева. В 30—40-е годы советским химикам уда¬ лось решить целый ряд проблем, связанных с выяснением механизма свободно-радикаль¬ ной полимеризации непредельных соедине¬ ний. Это дало ученым ключ к познанию мето¬ дов управления полимеризационными про¬ цессами. Большим достижением была разработка полимеризационных и поликонденсационных способов получения многих исключительно важных для техники материалов, в частно¬ сти кремнийорганических высокомолекуляр¬ ных соединений. На этой основе удалось ор¬ ганизовать производство всевозможных пластмасс, химических волокон, пленок, кле¬ ев самого различного назначения. Значительные успехи достигнуты совет¬ скими химиками, главным образом школой В. А. Каргина, в области изучения строения полимеров, что позволило перейти к реше¬ нию задач модификации их физических свойств, к созданию научно обоснован¬ ных способов переработки полимеров в из¬ делия. В настоящее время химия высокомоле¬ кулярных соединений в СССР находится на передовых рубежах отечественной науки. Родившись в стенах классической органичес¬ кой химии, она постепенно выделилась в са¬ 3
мостоятельную область, которая впитала в себя достижения как органи¬ ческой, так и физичес¬ кой химии и широко поль¬ зуется методами исследова¬ ния, заимствованными из физики. Очень велик и, по- видимому, будет все более возрастать, выход химии высокомолекулярных со¬ единений в народное хо¬ зяйство. Однако, прежде чем до¬ стичь этого, потребовались десятки лет упорного тру¬ да наших химиков не толь¬ ко для изучения процессов формирования больших мо¬ лекул — полимеров, но и для поиска промышленных методов синтеза их сырья— мономеров. СИНТЕЗ МОНОМЕРОВ В конце 20-х — начале 30-х годов, когда налаживалось промышленное производство каучука, было более или менее ясно, как получать каучук из дивинила или изопрена, однако задача создания экономичного спо¬ соба синтеза этих мономеров оставалась не¬ Академик В. А. Каргин решенной. Требовалась большая предваритель¬ ная работа по изыска¬ нию методов выделения изопентана из продуктов нефтепереработки и ката¬ литической дегидрогени¬ зации его с удовлетвори¬ тельными выходами изо¬ прена. Что же касается диви¬ нила, то с ним дело обсто¬ яло проще. Тщательные и разносторонние исследова¬ ния по каталитическому превращению спиртов, осуществленные в нача¬ ле текущего столетия В. Н. Ипатьевым, указы¬ вали на принципиальную возможность его получе¬ ния непосредственно из этилового спирта. Эту воз¬ можность претворил в жизнь в 1928 г. С. В. Лебедев, работы ко¬ торого явились крупным вкладом в мировую науку. Предложенный Лебедевым метод син¬ теза дивинила превосходит не только ранее разработанные, но и те, которые появились позже и использовались в промышленности других стран, в частности в США. Наряду с синтезом дивинила из спирта в СССР, как и в дру¬ гих странах, уже с 30-х годов проводились система¬ тические исследования, на¬ правленные на то, чтобы разработатьпромышленные методы получения дивини¬ ла и изопрена непосредст¬ венно из нефтяного сырья. Целый ряд работ был по¬ священ изучению кинетики и термодинамической сто¬ роны процессов: С4Н10 — С4Н8 -* С4Нв, бутан бутилены дивинил Физико-химический институт им. JI. Я. Карпова (Москва) Фото В. Тимофеева а также подбору катали¬ зирующих систем. К ним относились, в частности, исследования А. А. Балан¬ дина и сотрудников, выпол¬ ненные в Институте орга¬ 4
нической химии АН СССР, работы Г. Д. Лю¬ барского, М. Я. Кагана и С. Я. Пшежецкого в Физико-химическом институте им. Л. Я. Карпова. В результате, уже в 40-х годах уда¬ лось найти условия и катализаторы реакций дегидрогенизации бутиленов в дивинил (с вы¬ ходом, близким к термодинамически воз¬ можному — 37 % на пропущенный олефин) и бутана в бутилен. Систематические работы по дегидрогени¬ зации пентанов и пентенов в изопрен нача¬ лись лишь с 50-х годов. В них вместе со своими сотрудниками приняли участие Б. А. Казанский, Н. И. Шуйкин, Ю. Г. Ма- медалиев и ряд других исследователей. Были достигнуты выходы изопрена свыше 30% на пропущенные исходные углеводороды. Изучая дегидрогенизацию изопентан-изо- пентеновых смесей, А. А. Баландин на¬ шел условия, при которых изопрен получа¬ ется с выходом 38% на исходный изопен- тан и около 90% на прореагировавшую смесь. Проблема поиска промышленных методов получения мономеров стояла не только перед исследователями, занятыми синтезом каучу¬ ка, но и, по существу, являлась ключевой при синтезе полимеров на основе производ¬ ных акриловой кислоты и самых различных виниловых эфиров. Немалая заслуга в решении этой пробле¬ мы принадлежит А. Е. Фаворскому и его школе. Так, в 30-х годах А. Е. Фаворский и И. Н. Назаров разработали метод синтеза винилэтинилкарбинолов, на основе которых Назаров затем получил разнообразные поли¬ меры, нашедшие широкое применение в ма¬ шиностроении, электротехнике, деревообде¬ лочной промышленности и т. д. в качестве склеивающих веществ. Синтез мономеров имел решающее значе¬ ние и при получении всевозможных элемен¬ тоорганических высокомолекулярных соеди¬ нений. В этом направлении в СССР было проведено особенно много важных исследова¬ ний. В 1935—1939 гг. советские ученые, преж¬ де всего К. А. Андрианов и его сотрудники, нашли удобные методы синтеза эфиров ор- токремневой кислоты и их производных, а также целого ряда других простейших крем- нийорганических соединений и, показав ис¬ ключительную склонность этих веществ к полимеризации и поликонденсации,проложи¬ ли первые пути к синтезу обширного класса новых полимеров — полиорганосил океанов. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ МОНОМЕРОВ Впервые вопрос о причинах различной способнбсти к полимеризации разных по строению непредельных соединений был по¬ ставлен А. М. Бутлеровым. Затем его реше¬ нию были посвящены систематические иссле¬ дования и других русских ученых. Изучая в начале 30-х годов полимериза¬ цию диенов, приводящую к каучуку, С. В. Ле¬ бедев писал, что «...область синтетического каучука — это область нестойких органичес¬ ких молекул. Превращение дивинила и его гомологов в каучукоподобные полимеры — естественный для этих веществ переход от ма¬ лостойкой молекулы мономера к более стой¬ кой молекуле высокого частичного веса». С. В. Лебедев установил также, что различ¬ ные производные этилена полимеризуются с различной скоростью и дают разные по ка¬ честву полимеры. Решению отдельных вопросов, связанных со способностью органических веществ к по¬ лимеризации, посвящены также исследования А. Е. Фаворского, С. С. Наметкина, П. П. Шо- рыгина, И. Л. Кнунянца, 3. А. Роговина и других советских химиков. В результате бы¬ ло установлено, что способность к полимери¬ зации повышается в ряду Н2С=СН2 < RHC=CHa <[ R2C=CH2. Было отмечено также, что введение в качестве заместителя электрофильной группы резко увеличивает склонность к полимеризации. Вместе с тем, совершенно неожиданно выяснилось, что среди активных соединений типа R2C = СН2, некоторые, например ди- фенилэтилен (СвН#)2С = СН2, оказались не¬ способными к полимеризации. Хлористый, бромистый, йодистый винилы и хлористый ви- нилиден (Н2С = СС12) полимеризовались лег¬ ко, однако йодистый винилиден Н2С = CJ2 не полимеризовался. Все возможные фторза- мещенные этилены с большой легкостью всту¬ пают в полимеризацию, тогда как иэ три- и тетрахлорэтиленов невозможно получить полимеры. Все эти факты казались загадоч¬ ными. Установить закономерности, связываю¬ щие химическое строение веществ с их спо¬ собностью к полимеризации, оказалось воз¬ можным прежде всего на основе всестороннего учета стерических факторов и особенностей электронного строения мономеров, а также путем изучения кинетики полимеризацион- 5
ных процессов. Значитель¬ ные достижения в этой об¬ ласти принадлежат В. В, Коршаку. Обобщив огромный эк¬ спериментальный мате¬ риал, относящийся к поли¬ меризации ненасыщенных соединений (олефинов и диенов), В. В. Коршак при¬ шел к весьма интересным и важным результатам. Он установил, что реакцион¬ ная способность мономеров в известных пределах уве¬ личивается с увеличением полярности. Однако пря¬ мая пропорциональность здесь соблюдается далеко не всегда. Например, у (СвН*)2С = СН2 дипольный момент равен 0,50, а реак¬ ционная способность этого соединения значительно ниже, чем у изобу¬ тилена. Этот и другие факты побудили В. В. Кор- шака искать иные причины, определяющие способность соединения к полимеризации. Оказалось, что эти причины объясняются пространственными препятствиями. Большие заместители экранируют реакционные цент¬ ры молекул мономера, причем степень влия¬ ния заместителей на полимеризацию прямо пропорциональна их объему и числу. Гипотеза В. В. Коршака дает возмож¬ ность объяснить различное отношение одних и тех же мономеров к ионной и радикальной полимеризации. Так, например, замещенные этилены, у которых экранирующий эффект заместителей недостаточно велик, сравни¬ тельно активны при ионной полимеризации и не полимеризуются по радикальному меха¬ низму. Объясняется это тем, что силы взаимо¬ действия между ионами в ионном процессе уменьшаются с увеличением расстояния в значительно меньшей степени, чем силы взаимодействия между радикалом и молеку¬ лой олефина в радикальной реакции. Поэто¬ му при ионной полимеризации пространст¬ венные затруднения, вызываемые замести¬ телями, сказываются меньше, чем при ради¬ кальной. Зависимость способности органических веществ к полимеризации от химического строения весьма плодотворно исследовалась также X. С. Багдасарьяном, А. Д. Абкиным и другими сотрудниками Физико-химического ин¬ ститута им, JI. Я. Карпова. В конце 40-х — начале 50-х годов X. С. Багда- сарьян в ряде своих работ показал, что реакционная способность мономеров прямо пропорциональна эффекту сопряжения я,-я- и я,-о-связей в их молеку¬ лах и обратно пропорцио¬ нальна эффекту сопряже¬ ния «холостого» электрон* со всеми другими электро¬ нами в радикале. Таким об¬ разом, активность молекул мономеров и активность радикалов, полученных на основе этих мономеров, на¬ ходятся не в симбатных, а в антибатных отношениях! чем активнее молекула мо¬ номера, тем менее активным оказывается получаемый на ее основе радикал. В начале 60-х годов, благодаря исследо¬ ваниям В. А. Каргина и В. А. Кабанова в об¬ ласти полимеризации, возникло новое на¬ правление, основанное на возможности из¬ менения реакционной способности мономе¬ ров путем их кристаллизации или связыва¬ ния в комплексы с другими веществами. Классические приемы увеличения равно¬ весных концентраций целевых продуктов со¬ стояли, как известно, в изменении темпера¬ туры и давления. В. А. Каргин и В. А. Каба¬ нов предложили принципиально иной подход к решению вопроса об увеличении выхода по¬ лимера и степени полимеризации. Сущность этого подхода связана со своеобразным ка¬ талитическим влиянием комплексообразова- телей, в частности реакционной среды. Схема превращения мономера М в по¬ лимер пМ — Мп (I) никак не отражает взаимодействия моле¬ кул М и Мп со средой. Если это взаимодейст¬ вие сильное, то введение в термодинамичес¬ кие и кинетические уравнения коэффициен¬ тов активностей, как это обычно делают в случае сравнительно слабых взаимодействий, утрачивает смысл. Тогда схему (I) целесооб¬ разно заменить другой: Академик С. С. Медведев 6
—м—\ (И) где X — частица или совокупность частиц комплексообразователя, взаимодействующих с молекулой мономера и со звеньями макро¬ молекулы. Взаимодействие между молеку¬ лами М, звеньями—М— и частицами X спо¬ собно кардинально влиять на механизм реакции. В отличие от чистого мономера его ком¬ плексу в ряде случаев «разрешено» полимери- зоваться с образованием соответствующего комплекса полимера. Развиваемое В. А. Кар¬ гиным и В. А. Кабановым направление в об¬ ласти полимеризации открывает большие перспективы для моделирования синтеза по¬ лимерных цепей в живых клетках. Предста¬ вим себе, что частицы X в схеме (II) химичес¬ ки связаны в длинные цепи, т. е. образуют макромолекулы. Тогда молекулы мономера выстраиваются вдоль заранее синтезирован¬ ных полимерных «матриц»: м м м м —X—X—X—X— Мономер можно вы¬ бирать так, чтобы реак¬ ционноспособными оказа¬ лись только молекулы М, которые будут образовы¬ вать связи со звеньями X. Тогда на каждой цепи Хп « вырастает» новая цепь Мп —М—М—М—М— —Х—Х—X—X— Авторам удалось найти реальные системы (винил- пиридин + поликислоты), в которых самопроизволь¬ но при комнатной темпера¬ туре протекают реакции подобного типа. Макромо¬ лекулы поликислот выпол¬ няют функции полимерных каталитических«шаблонов». РАЗВИТИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ПОЛИМЕРИЗАЦИОННЫХ ПРОЦЕССАХ Наряду с выяснением вопросов кинетики и механизма отдельных реакций полимери¬ зации в СССР проводились также исследова¬ ния и более общего характера; они охватыва¬ ли результаты изучения многих реакций по¬ лимеризации и представляли уже обобщения, определенные теоретические концепции. Наи¬ более удачными из них первоначально оказа¬ лись те, которые примыкали к цепной тео¬ рии,— может быть потому, что этой теории особенно «повезло» в нашей стране. Ведь советские ученые принимали самое активное участие в создании основ цепной теории и уже в 20-х годах фактически стали лидерами в этой области. Идеи о приложении теории цепных реак¬ ций к явлениям полимеризации впервые были выдвинуты в 30-х годах одновременно не¬ сколькими исследователями. Н. Н. Семенов осветил этот вопрос в своей книге, вы¬ шедшей в 1934 г.1 Затем, наряду с отдель¬ ными работами, осуществленными в 30-х го¬ дах за рубежом, к систематическим исследова¬ ниям в этой области приступили С. С. Мед¬ ведев и сотрудники. С. С. Медведев и его сотрудники прежде всего экспериментально подтвердили пред¬ ставления о развитии полимеризационных цепей через свободные радикалы, а затем де¬ тально изучили начальный акт полимеризации — ини¬ циирование. В дальнейшем изучение реакции инициирования тесно переплелось с иссле¬ дованиями реакционной активности радикалов и мономеров (Н. Н. Семенов, X. С. Багдасарьян, А.Д.Аб- кин). В изучении процессов инициирования радикаль¬ ной полимеризации, кро¬ ме С. С. Медведева и его сотрудников, принимали участие еще многие совет¬ ские химики. Наиболее си¬ стематические исследова¬ ния в этом направлении проводили Б. А. Долго- Академик Б. А. Долгоплоск 1 См. Н. Н. Семенов. Цеп¬ ные реакции. ОНТИ, 1934, 7
плоек и сотрудники, от¬ крывшие явление окисли¬ тельно-восстановительного инициирования радикаль¬ ных процессов. Получен¬ ные ими результаты поз¬ волили советским хими¬ кам оперировать широкой гаммой всевозможных ини¬ циаторов радикальной по¬ лимеризации, дифференци¬ рованно применять их в со¬ ответствии с их актив¬ ностью, осуществлять по¬ лимеризацию даже в тех случаях, когда она каза¬ лась невозможной (напри¬ мер, виниловые эфиры -f- радикалы с неспаренным электроном у углерода), и, наконец, посредством толь¬ ко одних инициаторов в известной степени управ¬ лять реакцией и получать полимеры с наиболее высоким молекулярным весом. В решение сложных вопросов, относящих¬ ся к следующему элементарному акту—разви¬ тию полимеризационных цепей, советские хи¬ мики внесли свой очень важный вклад. С. С. Медведев и сотрудники показали, что весь процесс полимеризации, иницииро¬ ванной свободными радикалами, протекает при помощи последних; растущая цепь полимера является свободным радикалом. Образование полимера происходит за счет взаимодействия свободного радикала с двой¬ ной связью мономера: R‘+ СН=СН2 -* R—GH—СН'а + СН=СН2 — I I I Ri Ri Ri — R—GH— CH2—GH—CH2‘ I I Ri Ri Характер роста цепи определяет струк¬ туру полимерной молекулы. Исследования Б. А. Долгоплоска, А. А. Короткова, A. JI. Клебанского и других, главным образом ленинградских химиков, позволили точно определять тип присоединения мономеров к растущей цепи при радикальной, а в равной мере и при ионной полимеризации, что сыг¬ рало большую роль в решении задачи вос¬ создания натурального каучука. С середины 50-х годов в СССР появилось новое и, как оказалось, очень важ¬ ное направление исследо¬ ваний, также связанное с радикальным ростом, или, лучше сказать, с формиро¬ ванием полярной макромо¬ лекулы. В результате де¬ тального изучения полиме¬ ризационных процессов выяснилось, что наряду с более или менее изучен¬ ными реакциями имеет место ряд дополнительных, вторичных реакций, в ко¬ торых принимает участие уже сформировавшаяся цепь полимера. Эти вто¬ ричные процессы часто су¬ щественно изменяют струк¬ туру и свойства полимеров. Начало этому направле¬ нию исследований было по¬ ложено работами С. Е. Бреслера, С. Я. Френ¬ келя и сотрудников, которые установили «аномально» сложные мультимодальные моле¬ кулярновесовые распределения образцов по¬ лимеров и объяснили это удвоением и утро¬ ением молекулярных весов отдельных групп молекул вследствие вторичных реакций. Большим вкладом в учение о кинетике реакций полимеризации служат проведен¬ ные в последние годы исследования Н. С. Ени- колопяна и сотрудников, в результате кото¬ рых была установлена ранее не известная элементарная реакция, происходящая при полимеризации гетероциклических соедине¬ ний — реакция передачи цепи с разры¬ вом. Сущность вновь открытого элементарного акта состоит в том, что растущий полимерный активный центр атакует «готовую» или ра¬ стущую макромолекулу по «закону слу¬ чая» — в любом месте цепи — с образовани¬ ем новой макромолекулы и нового активного центра. Если при передаче цепи с разрывом рас¬ тущий активный центр отличается по хими¬ ческому составу от атакуемой макромолеку¬ лы, то образуется блок-сополимер. Одним из важных практических следст¬ вий успешных работ в области изучения радикальных процессов является теломери- зация — преднамеренный обрыв роста цепы с целью синтеза «теломеров» — соединений, Академик К. А. Андрианов 8
содержащих активные группы по обоим кон¬ цам молекулы, например ClCHg - СН2 - СН2 - СНа - СН2-СС1,. В начале 50-х годов к разработке методов синтеза этих важных бифункциональных про¬ изводных с использованием теломеризации приступил большой коллектив химиков Ака¬ демии наук СССР и Государственного инсти¬ тута азотной промышленности под руковод¬ ством А. Н. Несмеянова и Р, X. Фрейдлиной. При этом были изучены как сами процессы теломеризации — их кинетика, механизм реакций, так и химические превращения по¬ лученных продуктов, а на их основе — но¬ вых волокнистых материалов. Если о теории радикальной полимериза¬ ции теперь можно говорить как о самостоя¬ тельном разделе цепной теории, или как о единой концепции, причем такой, которая в значительной степени создана трудами советских ученых, то применительно к ион¬ ной полимеризации этого сказать нельзя. Единой теории ионной полимеризации пока не существует. По-видимому, можно лишь утверждать, что она начала формироваться, подобно теории радикальной полимеризации, как ответвление более общих кинетических теорий, а именно теории кислотно-основного катализа Бренстеда — Лоури — Дэвис —Из¬ майлова и цепной теории. Из-за недостатка места мы не можем здесь рассказать подроб¬ нее о работах советских ученых в этой области так же, как и об их иссле¬ дованиях по выяснению особенностей стереоепеци- фической полимеризации. РАЗРАБОТКА ОСНОВ ТЕОРИИ ПОЛИКОНДЕНСАЦИИ Поликондевсация как путь синтеза высокомоле¬ кулярных соединений раз¬ работана в Советском Со¬ юзе в основном школой В. В. Коршака. По мне¬ нию В. В. Коршака, по¬ лимеризация и поликон¬ денсация — «частные слу¬ чаи ,тех двух основных типов реакций, на которые можно разбить все пре¬ вращения в органической химии: это реакции при¬ соединения и реакции замещения». Сле¬ довательно, под реакцией поликонденса¬ ции нужно понимать процесс образования высокомолекулярных соединений из низкомо¬ лекулярных исходных веществ, который од¬ новременно сопровождается выделением ка¬ кого-либо низкомолекулярного продукта (воды, спирта и т. п.). В связи с тем, что целый ряд высокомоле¬ кулярных соединений может быть получен как полимеризацией, так и поликонденса¬ цией: х. СН2—СНа О (—СН2—СНг—О—)х 71 полиэтилен оксид х. носн2—СН2ОН В. В. Коршак положил в основу классифика¬ ции высокомолекулярных соединений прин¬ цип химического строения, способный опре¬ делить все их свойства и не зависящий от путей синтеза. В. В. Коршак и его сотрудники выясни¬ ли роль деструктивных реакций в процессе поликонденсации: ацидолиза и аминолиза полиамидов, алкоголиза полиэфиров. Они нашли, что эти реакции ускоряются с повы¬ шением температуры и определенным обра¬ зом зависят от молекулярного веса поликон¬ денсата, pH среды и природы деструктирую- щего агента. Г. С. Петров тщательно изу¬ чил формолиз мочевиноформальдегидных смол и фенолиз фе¬ нол о форма л ьдегидных смол, предложив соответ¬ ствующие меры подавле¬ ния этих реакций при син¬ тезе высокомолекулярных соединений. В. В. Корша- ком исследована кинетика обменных реакций между полиамидами разного мо¬ лекулярного веса и поли¬ эфирами (амидолиз и эфи- ролиз). В результате было установлено, что процессы поликонденсации, для но- торых характерна обрати¬ мость, представляют слож¬ ные системы обменных равновесных и деструк¬ тивных реакций. Особенно важным яв¬ ляется установление боль¬ шой роли обменных реак¬ ций между растущими 9
макромолекулами и исходными вещества¬ ми, которые определяют весь характер реакции, ее основные закономерности и молекулярно-весовое распределение образу¬ ющегося полимера. Весьма существенное зна¬ чение для построения теории процессов по¬ ликонденсации имело установленное В. В. Коршаком и сотрудниками «правило неэк¬ вивалентности функциональных групп», поз¬ воляющее понять закономерности роста мак¬ ромолекулы в процессах поликонденсации и дающее в руки исследователю мощный ры¬ чаг для управления величиной молекуляр¬ ного веса образующегося полимера. НОВЫЕ ПУТИ СИНТЕЗА ПОЛИМЕРОВ Советскими химиками были открыты принципиально новые методы синтеза по¬ лимеров, отличающиеся не только своей практической значимостью, но и оригиналь¬ ностью путей получения продуктов. Детальное изучение открытых С. С. На¬ меткиным и JI. Н. Абакумовской реакций гид- родегидрополимеризации СН2=С сн / H|SO, ИЛИ AlCla \ СН, (С«н,)п имело большое значение для осуществления очистки нефтяных дистиллятов, получения синтетических смазочных масел и полимер¬ ных продуктов посредством серной, фосфор¬ ной кислот и других катализаторов. Сюда же относятся весьма интересные реакции гидродимеризации, открытые в 1942 г. А. Д. Петровым и JI. И. Анцус: НС=СН СН III СН + 2Н, N1, Zn Cl, СНэ СН, \/ С II СН2 Я. Т. Эйдус, Н. Д. Зелинский и сотруд¬ ники открыли реакции гидроконденсации и гидрополимеризации олефинов. Изучая ме¬ ханизм синтезов на основе окиси углерода и водорода, авторы экспериментально доказа¬ ли важную роль метиленовых радикалов в формировании цепи предельных углеводо¬ родов : пСНа —у СПН2. На этом основании был сделан вывод, что этилен, прибавленный к исходной смеси, должен включаться в процесс полимериза¬ ции метиленовых радикалов. Проверка под¬ твердила эту гипотезу и привела к открытию новой реакции — каталитической гидрокон¬ денсации окиси углерода с олефинами. Резкое уменьшение в исходных продук¬ тах окиси углерода и водорода привело к от¬ крытию реакций гидрополимеризации оле¬ финов: (СО) СН2=СН2 + Н2 — СпН2п + спн2п+2 В ходе этих работ дано первое экспери¬ ментальное доказательство радикально-цеп¬ ного механизма синтезов на основе СО + + Н2; при этом развитие цепей в данном случае осуществляется на поверхности — это плоские или закрепленные цепи. Одним из новых оригинальных путей син¬ теза высокомолекулярных соединений явил¬ ся метод полирекомбинации, открытый В. В. Коршаком, С. JI. Сосиным и сотрудни¬ ками: СН9 1 сн, 1 СНэ 1 1 СН—^ 1 R- -сн - 1 СН-/ \ / —RH 1 1 \ СНэ сн, СН; СН3СН8 СНэ СН, СНэСНэ II II I R —С -СН—СвН4— С—С—СвН«—СН - I I СНаСНэ I I СНз СНэ СН, При молярном соотношении инициирую¬ щей перекиси к исходному углеводороду 2 : 1 молекулярный вес полимера достигает 10 ООО и более. Благодаря использованию реакции полирекомбинации, в полимер мо¬ гут быть превращены насыщенные углеводо¬ роды, эфиры и другие вещества, не способ¬ ные полимеризоваться обычными путями. Трудно указать, какие из известных по¬ лимеров не синтезировались бы теперь в СССР. Практически все полиолефины, кисло¬ род* и азотсодержащие поликонденсаты и по¬ лимерные вещества, элементоорганические высокомолекулярные соединения так или иначе нашли в нашей стране выход в жизнь. удк &41.6 10
п родолжает удивлять Профессор М. И. Каганов Харьков Я разглядываю бесцветную жидкость, ко¬ торую без привычки трудно увидеть че¬ рез четыре стеклянные стенки и слой жидко¬ го азота. За этой преградой самая фантасти¬ ческая жидкость в мире — жидкий гелий. Это единственное вещество, которое остает¬ ся жидким (не замерзает) вплоть до абсолют¬ ного нуля. Более 50 лет ученые ведущих стран изучают его свойства. И еще сегодня гелий дарит своим исследователям неожи¬ данные открытия. Наиболее невероятное свойство гелия — это, конечно, сверхтекучесть. Поражает во¬ ображение полная потеря вязкости — ге¬ лий может вытечь через щель толщиной в одну миллионную долю сантиметра (I); не¬ обычный характер теплопередачи — поток тепла способен отклонять лепесток, поме¬ щенный в гелии, или даже завертеть мель- ничку, при абсолютном нуле гелий не ока¬ зывает сопротивления движущемуся через него предмету. И все же не об этих удиви¬ тельных явлениях пойдет речь здесь. По¬ следние годы ученые заинтересовались та¬ ким, казалось бы, простым явлением, как прохождение электрических зарядов через гелий... На первый взгляд ничего специфи¬ ческого, ничего присущего именно гелию в этом явлении не должно быть. Однако все оказалось не так просто. НЕЙТРОНЫ В ГЕЛИИ. ФОНОНЫ И РОТОНЫ Интерес к прохождению частиц через ве¬ щество возник на самой заре атомной физи¬ ки. Это — один из самых мощных методов изучения атомных объектов. Действительно, проводящая через вещество частица взаимо¬ действует там с атомами, теряет (или, реже, приобретает) часть энергии, меняет направ¬ ление своего движения — рассеивается. Мы ловим эту частицу. Измеряем ее энергию1 (ту энергию, с которой она начала свое дви¬ жение через вещество, мы, конечно, знаем). Потерять или приобрести энергию частица смогла, отдав ее атомам тела или получив ее от них. Естественно поэтому, что, изучая рассеяние частиц, мы получаем возможность ответить на один из основных вопросов фи¬ зики: как движутся частицы в теле. Очень удобными разведчиками недр ве¬ щества оказались нейтроны. Неупругое рас¬ сеяние нейтронов — один из наиболее упо¬ требительных способов, при помощи которого сегодня выясняют характер движения атом¬ ных частиц. Рассеивали нейтроны и в гелии. Результат оказался следующий. Если при прохождении через гелий нейтрон потерял часть своей энергии (попросту говоря, замед¬ лился), то изменение его энергии и импуль¬ са однозначно связаны. Эта связь изображе¬ на на рис. 1. Вдумаемся в этот рисунок. Если бы нейтрон просто потолкался бы сре¬ ди частиц, то направление его движения (оно главным образом определяет изменение его импульса) было бы совершенно случайным и уже нисколько не зависело бы от энергии. Связь между изменением импульса и энер¬ гии можно трактовать только так: нейтрон, пролетая через гелий, «родил» какую-то не¬ известную частицу с импульсом, равным из¬ менению своего импульса, и с энергией, рав¬ ной потере своей энергии. Это означает, что «рожденная» частица обладает определенной 1 Мы не останавливаемся на упругом рассея¬ нии (т. е. на рассеянии без изменения анергии). Уп¬ ругое рассеяние — основной способ выяснения рас¬ положения атомных частиц в теле. В частности, наб¬ людая рассеяние а-частиц, Резерфорд открыл пла¬ нетарную модель атома. 11
Рис. 1. Связь между изменением энергии е и импульса р нейтрона при его прохождении через Не II: к — постоянная Больцмана, —► ^ вир — энергия и импульс нейтрона до рассеяния и е! и р' —< после связью между энергией и импульсом. Я по¬ нимаю, что сразу возникает уйма вопросов: что за частицы рождаются (I) в гелии? Суще¬ ствуют ли они в гелии, когда через него не пролетают нейтроны? Как может нейтрон «рождать» частицу? И т. д. и т. п... ...Вы думаете, что физики-эксперимента- торы, проделав большое число опытов и на¬ конец построив эту кривую (см. все тот же рис. 1), удивились и тоже стали задавать друг другу или теоретикам подобные вопро¬ сы? Нет. Во-первых, конечно, они очень об¬ радовались, потому что были уверены в пра¬ вильности своих результатов, а во-вторых, они принялись за «скучное» изучение коли¬ чественных характеристик кривой: уточня¬ ли расстояние от минимума на кривой до оси абсцисс, дотошно проверяли, чтобы послед¬ ние (ближайшие к началу координат) точки «смотрели» в нуль Дело в том, что эта кри¬ вая была уже хорошо известна. Она была придумана JI. Д. Ландау для объяснения свойств жидкого гелия вблизи абсолютного нуля... В 1958 г. в Институте физических проб¬ лем праздновали пятидесятилетие Л. Д. Лан¬ дау. Каждый из выступавших старался прев¬ зойти остроумие своих коллег. Преподноси¬ ли подарки. От имени физиков Института атомной энергии выступил акад. И. К. Ки¬ коин. Он преподнес «скрижали» — медные доски, на которых были высечены истины, которые поведал миру Л. Д. Ландау. Это были главные истины. Их было всего десять. И вот под одним из номеров значилась кри¬ вая, которую мы изобразили на первом ри¬ '1 сунке. Харьковские физики «по¬ дарили» «юбилейный конверт», будто бы выпущенный в Голлан¬ дии в честь Ландау (его пре¬ подносил известный физик, фи¬ лателист, чл.-корр. АН СССР И. М. Лифшиц). И на конверте опять была эта знаменитая кри¬ вая... Что же все-таки это за кри¬ вая? При абсолютном нуле тем¬ пературы, как мы уже говори¬ ли, гелий остается жидким. Однако с привычной точки зре¬ ния гелий — удивительная жид¬ кость: ее атомы (как и полага¬ ется при абсолютном нуле) не совершают теплового движения, и все же эту совокупность ато¬ мов нельзя считать твердым те¬ лом, так как положение каждого атома по отношению к другим совершенно неопре¬ деленно. Это и не газ, так как атомы взаи¬ модействуют друг с другом, поэтому каж¬ дый атом не может действовать самостоя¬ тельно, двигаться произвольным образом. Следовательно, это все же жидкость. Однако по жидкости могут распространяться вол¬ ны, каждая из которых характеризуется своей частотой и длиной. Пока длина волны значительно больше расстояния между ато¬ мами, связь круговой частоты ш с длиной вол¬ ны А,— обычная, такая же как в любом те¬ ле, в любой жидкости: со = 2пс/К, где с — скорость звука (для гелия она равна 235 м}сек). С уменьшением длины волны это соотношение усложняется (тогда говорят, что проявляется дисперсия скорости звука). Волны могут распространяться в любой жидкости. Особенность гелия, как кванто¬ вой жидкости, связана с тем, что в гелии невозможны другие движения, т. е. эти волны описывают все возможные движения атомов гелия. Квантовая механика, как известно, объ¬ единила такие, казалось бы противоположные, понятия, как частица-корпускула и волна. Более того, существуют формулы перевода с корпускулярного языка на волновой и обратно. Это—знаменитые соотношения Ниль¬ са Бора и Луи де-Бройля . 2лА / j i е = Йсо; р = —— . (1) Здесь е — энергия, ар — импульс... Чего?... Той частицы, которую мы ставим в соответ¬ 12
ствие волне с частотой ш и длиной волны X, aft — постоянная Планка, входящая во все формулы квантовой механики. Вернемся к гелию. Итак, волны, распро¬ страняющиеся в гелии, можно трактовать как некие частицы (чаще говорят квазичас¬ тицы)1 . Связь между энергией и импульсом этих частиц задается соотношением между частотой и длиной волны. Если воспользо¬ ваться формулой (1) и построить график функции в = в (р), то получится как раз та знаменитая кривая, которой мы посвятили уже много слов. Свойства квазичастиц с малыми импульсами существенно отличают¬ ся от свойств квазичастиц с импульсом, близ¬ ким к р0 (минимуму). Поэтому эти квазичас¬ тицы с малыми импульсами называют фоно- нами *, а с импульсами близкими к р0 — ротонами. Слово «ротон» придумал акад. И. Е. Тамм. Может показаться, что квазичастицы вве¬ дены чисто формально. Назвали волну час¬ тицей и все. Конечно, это не так. Движение гелия проявляет свою корпускуляр¬ ную природу — в частности, в том, что по¬ являются и исчезают фононы и ротоны по¬ одиночке, как частицы. Но об этом несколько позже... Существуют ли фононы и ротоны в гелии или их надо туда специально «напускать»? (Вы понимаете, конечно, что я нарочно сфор¬ мулировал этот вопрос на корпускулярном языке. Можно было бы сказать и так: имеют¬ ся в ли гелии волны или их надо специально возбуждать?). При абсолютном нуле фононов и ротонов в гелии нет. Повышение темпера¬ туры означает появление теплового движе¬ ния атомов гелия. А это движение осуществ¬ ляется в жидком гелии лишь в виде фононов и ротонов. Таким образом, при температуре, отличной от нуля, в гелии всегда есть фононы и ротоны. Их тем больше, чем выше темпера¬ тура. При Т = 1,8°К число фононов равно числу ротонов. При более низкой темпера¬ туре главную роль играют фононы. Если чуть поднять температуру, то число ротонов резко возрастет, их станет больше, чем фоно¬ нов. Правда, такой подход к тепловому дви¬ жению атомов гелия справедлив не всегда, а только при достаточно низкой температуре. Вблизи абсолютного нуля эти представ¬ 1 См. «Природа», 1958, № 5, стр. 11—20. > Фононами называют не только квазичастицы в гелии. Фонон — весьма общее название кванта .звука, в чем бы звук ни распространялся. ления позволяют понять все свойства гелия — даже самые удивительные. Создание теории свойств гелия было одной из крупнейших заслуг JI. Д. Ландау. За эти исследования Л. Д. Ландау была присуждена Нобелевская премия. Вернемся к рассеянию нейтронов. Теперь легко будет понять, как происходит рассея¬ ние нейтронов в гелии. Пролетая через ге¬ лий, нейтрон может возбудить в нем волну или на корпускулярном языке — родить од¬ ну квазичастицу: фонон или ротон. При этом, естественно, выполняются законы сохране¬ ния. Изменение энергии нейтрона равно энер¬ гии фонона или ротона, а изменение импуль¬ са — импульсу фонона или ротона. Поэто- му-то получилась знаменитая кривая... Понимая всю фундаментальную важность зависимости энергии квазичастиц от импуль¬ са, ученые очень старательно изучают ее. В частности, в последние годы много внима¬ ния уделяют тому, как заканчивается кри¬ вая... Взглянем и мы внимательно на этот участок рисунка. Несколько в сторо¬ не от кривой (чуть выше) стоит изолированная точка. Ученые не пришли еще к ее однозначному толкованию, но похоже, что эта точка фиксирует необы¬ чайное событие: нейтрон, пролетая через гелий, родил не фонон, не ротон, а что-то дру¬ гое. Возможно ли это? Прежде чем ответить на этот вопрос, займемся тем, о чем уже на¬ чинали разговор. ПРОХОЖДЕНИЕ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ ЧЕРЕЗ ГЕЛИИ Эксперименты с заряженными частицами можно производить многими способами, но мы остановимся только на двух принципи¬ ально различных постановках. Способ первый. Забросим в гелий каким-либо способом заряженные частицы, например, ионизуем некоторое число атомов гелия (так возникают в этом веществе поло¬ жительно заряженные ионы) или впрыснем в него электроны (источником электронов может служить радиоактивный элемент). За¬ ряды, имея очень маленькую начальную энергию, быстро замедляются, и, по сути де¬ ла, начинают принимать участие в тепловом движении атомов гелия или, что то же самое, в движении фононов и ротонов. Чтобы обна¬ ружить заряженные частицы, к гелию при¬ кладывают небольшую разность потенциа¬ лов, в результате электроны сносятся к ано- 13
ду, а положительные ионы к катоду. Если замкнуть внешнюю цепь, то по ней потечет небольшой ток — в меру перемещения элект¬ ронов и ионов (либо зарядов одного знака) в гелии. Измеряя ток при заданной разности потенциалов, т. е. измеряя сопротивление гелия и зная число зарядов в единице объема, можно легко посчитать среднюю ско¬ рость движения зарядов. Это — очень важная величина, характеризую¬ щая взаимодействие электронов и ионов с гелием. Для удобства сравнения принято всегда приводить не просто измеренную скорость при заданной разности потенциалов, а отношение этой скорости к силе, действую¬ щей на частицу. Это отношение получило даже специальное название — подвижность. Итак, первый способ изучения взаимодей¬ ствия зарядов с гелием — это измерение под¬ вижности. Сам способ отнюдь не специфичен для ге¬ лия. Подвижностью характеризуют движение ионов в электролите, электронов в проводни¬ ках и т. д. и т. п. Поэтому-то я и сказал, что это важное понятие. Его особенно удобно применять во всех тех случаях, когда ток линейно зависит от приложенной силы. Спе¬ цифическим для гелия является результат — величина подвижности и ее зависимость от температуры. Результат измерения показан на рис. 2. Верхняя кривая относится к по¬ ложительным ионам, нижняя — к электро¬ нам. Второй способ. Его лучше описать простенькой схемой, изображенной на рис. 3. Рис. 2. Зависимость подвижности |х заряженных частиц от обратной тем¬ пературы Г-1 Рис. 3. Схема устрой¬ ства для измерения Й1 В Я% скорости полета заря- . . женных частиц в re- S | лии. S — катод, вбли- | зи которого образу- | ются ионы; С—элек- | трод; между ним | и А2—приложен тор- | мозящий потенциал | При помощи сетки А\ заряженным час¬ тицам сообщается некоторая энергия (рав¬ ная, естественно, разности потенциалоа между А\ и S, умноженной на заряд час¬ тицы). Через отверстия в сетке они проска¬ кивают в свободное от электрического поля пространство и летят к устройству, кото¬ рое служит для измерения времени пролет» частиц от сетки к сетке В. Другими слова¬ ми, этот прибор позволяет измерить скорость заряженных частиц, энергию которых мы задаем, прикладывая ту или иную разность потенциалов к сеткам А^ш Аг. Результат это¬ го эксперимента изображен на рис. 4. По сути дела, уже и второй рисунок должен был вызвать наше удивление. Действительно, мы привыкли к тому, что с понижением темпера¬ туры жидкость «густеет». Казалось бы, что при этом зарядам труднее пробираться меж¬ ду атомами. А здесь как раз наоборот. Чем ниже температура, тем подвижность б о л ь- ш е. Будто препятствий для частиц делается все меньше и меньше. Это, пожалуй, еще мож¬ но понять. Ведь фононов и ротонов тем мень¬ ше, чем ниже температура... Но вот рис. 4 у меня бы, попадись он мне в руки без объяс¬ нений, просто с надписью: «Зависимость ско¬ рости заряженной частицы в гелии от ее энер¬ гии», — вызвал бы четкое ощущение: автор что-то напутал. Не может же, говорил бы я себе, скорость падать (!) с увеличением энер¬ гии. Ведь в этом эксперименте мы измеряем не какую-то среднюю скорость, а обычную истинную скорость отдельной частицы. Я даже представил себе такую «жанровую» картинку. Молодой экспериментатор, полу¬ чивший эти результаты, идет к маститому теоретику и пытается ему объяснить, что он намерил. Теоретик уже взглянул на кривую и в глазах его непреклонное:«Не может быть1» Он вежлив, предельно вежлив. Поэтому он пытается разъяснить своему молодому кол¬ леге, что не всякий результат прибора есть физический факт, что бывают очень трудно учитывать систематические ошибки и т. д..* 14
V, см/сек Рис. 4. Зависимость скоросги V заря¬ женных частиц в Не II от их энер¬ гии Е Вряд ли можно предположить, чем закон¬ чился бы этот разговор. Возможно, экспери¬ ментатор просто спрятал бы свою картинку в стол и занялся бы чем-нибудь другим. А через некоторое время открыл бы очередной номер одного из многочисленных физических журналов и обнаружил бы... свою (!?) кар¬ тинку в чужой статье. В статье человека, ко¬ торый, понял что он измерил. Я не буду опи¬ сывать еще один разговор, который состоял¬ ся бы после этого между экспериментатором и теоретиком. Он целиком определяется тем¬ пераментом обоих. Кривая, изображенная на рис. 4, была получена двумя американ¬ скими физиками Рейфилдом и Райфом и правильно интерпретирована ими. ЗАРЯЖЕННЫЕ «ЧАСТИЦЫ» Несколько раз я употреблял слова «за¬ ряженная частица» вместо «ион» или «элект¬ рон». И это в каком-то смысле лучшее упот¬ ребление. Дело в том, что ни ион, ни элект¬ рон не находятся в гелии в свободном состоя¬ нии. Вокруг них возникает своеобразная структура, которую я попытаюсь описать. Начнем с положительного заряда, с иона ато¬ ма гелия. Вокруг иона (как вокруг любого заряда) имеется электрическое поле, напря¬ женность которого, согласно закону Кулона, спадает обратно пропорционально квадрату расстояния. Это поле так и называют куло- новским. Атомы гелия (опять-таки как все атомы) немного поляризуются кулоновским полем и в результате чуть-чуть притягивают¬ ся к иону. Короче говоря, плотность атомов вокруг иона немного больше, чем вдали от него. Этот эффект есть в любой жидкости, но в гелии этого незначительного увеличения плотности достаточно для того, чтобы вокруг заряда образовалась льдинка — шарик из твердого гелия. И положительный заряд, двигаясь через гелий, тащит за собой твердую скорлупку. Можно посчитать, чему равна масса этой сложной заряженной «частицы». Это не так просто, как может показаться, поскольку надо учесть, во-первых, то обстоя¬ тельство, что вокруг льдинки плотность ге¬ лия (хотя он и не замерз) все же несколько выше, чем совсем далеко от заряда, а во-вто- рых, когда предмет движется через жидкость, то он увлекает за собой жидкость. Этот эф¬ фект описывают, вводя так называемую при¬ соединенную массу. Присоединенная масса тем больше, чем больше величина предмета. Таким образом, полная масса, кото¬ рая движется вместе с ионом, есть сумма массы льдинки, уплотненной жидкости и присоединенной массы. Она подсчитана и ока¬ залась в семьдесят пять раз (1) больше массы атома гелия. По-моему, уже интересно!... Однако еще более необычно выглядит элект¬ рон в гелии. Правда, поместить элект¬ рон, точнее отрицательный заряд, в гелий отнюдь не просто. Отрицательные ионы (т. е. атомы гелия, присоединившие к себе липший электрон) вообще не существуют в жидкости, а чтобы заставить электрон войти в гелий, его надо хоть немного да разогнать. Самые мед¬ ленные попросту отразятся от поверхности гелия. Это означает, что система «жидкий гелий + электрон» обладает сравнительно большой энергией. Но каждая система стре¬ мится понизить свою энергию, если, конечно, это возможно. В этом случае понижение ока¬ залось возможным и весьма нетривиальным способом. Вокруг электрона образуется не заполненная жидким гелием пора. Это, ка¬ залось бы, тоже невыгодно: всякая граница несет на себе поверхностную энергию(благода- ря этому возникает поверхностное натяжение). Кроме того, заключенный в поре электрон из-за принципа неопределенности должен иметь некоторую кинетическую энергию. Поверхностная энергия растет с радиусом поры, а кинетическая убывает. Суммарная энергия достигает минимального значения тогда, когда радиус поры равен 17,4 А, а 15
минимальная энергия меньше, чем энергия электрона, просто внедренного в жидкий гелий. Любопытно, что в этом случае масса, которая движется с электроном, больше, чем масса, связанная с движением положи¬ тельного иона. Электрон со своим окруже¬ нием в 245 раз тяжелее атома гелия. Это объясняется тем, что пора сравнительно велика, а присоединенная масса очень быст¬ ро возрастает с ростом размеров движуще¬ гося предмета. Теперь, когда мы знаем, что из себя пред¬ ставляют заряженные «частицы» в гелии, постараемся понять, как они движутся под действием силы. Сначала разберем, с чем свя¬ зана резкая температурная зависимость под¬ вижности, изображенная, как мы уже гово¬ рили, на рис. 3. Итак, на частицу действует сила, равная произведению заряда на напря¬ женность электрического поля (в данном случае электрическое поле равно просто раз¬ ности потенциалов, деленной на расстояние между электродами). Казалось бы, электроны или ионы должны были бы двигаться с уско¬ рением. Так и происходило бы в действитель¬ ности, если бы они двигались в пустоте. Но они движутся в гелии, взаимодействуют с атомами гелия и тормозятся в результате этого взаимодействия. Сила торможения тем больше, чем больше скорость частицы. По¬ этому при достаточно большом расстоянии между электродами большую часть пути час¬ тицы будут двигаться с такой скоростью, при которой сила торможения точно уравнове¬ сит силу электрического поля. Вчитайтесь внимательно в последние фра¬ зы и вы увидите: то, что нас интересует — объяснение температурной зависимости под¬ вижности — спрятано в словах «взаимодейст¬ вуют с атомами гелия». Постараемся это рас¬ шифровать. Что значит взаимодействуют? По-видимому, это означает, что заряженные частицы (ионы, окруженные «льдинками», и электроны, расположившиеся в порах) от¬ дают гелию энергию, приобретенную от элек¬ трического поля, т. е. заставляют его атомы двигаться. Но ведь движение в гелии осу¬ ществляется фононами и ротонами... Может показаться, что дело происходит так: уско¬ ренная электрическим полем частица рож¬ дает фонон или ротон, теряет энергию и опять ускоряется. Тогда движение заряженных частиц в поле напоминало бы то, что мы опи¬ сали в начале нашей статьи — рассеяние нейтронов... Однако это не так. Дело в том что частица может родить фонон или ротон только 1 в том случае, если обладает доста¬ точной скоростью. К примеру, для рожде¬ ния фонона необходимо, чтобы скорость была больше скорости звука в гелии, т. е. больше 235 м I сек, а в небольших полях (при небольших разностях потенциала) частица не успевает разогнаться до таких скоростей. Поэтому все происходит так, будто частица движется через газ. Только газ это особый — газ квазичастиц. Главная его особенность (для нас сейчас) заключается в том, что число частиц этого газа тем меньше, чем меньше температура. Двигаясь в газе квазичастиц, шарик или пора сталкивается с фононами и ротонами и просто передает им часть своей энергии. Еще легче себе все это представить, если перейти в систему координат, которая движется вместе с частицей. Будем считать, что частица покоится, а фононы и ротоны дви¬ жутся в обратном направлении. Попросту говоря, дует фононно-ротонный ветер. Есте¬ ственно, он увлекает за собой частицу, т. е. тормозит ее, если вернуться к обычной (лабо¬ раторной) системе координат. При этом сила торможения тем больше, чем больше скорость. Точный подсчет силы фононно-ротонного вет¬ ра и дает возможность вычислить подвиж¬ ность. Как видите, результат расчета непло¬ хо согласуется с экспериментом (см. рис. 3). Теперь, наверное, стало совсем ясно, почему так резко подвижность зависит от темпера¬ туры— как мы и говорили, это следствие температурной зависимости числа фононов и ротонов. Больше о первом способе изучения дви¬ жения заряженных частиц сказать нечего. Хочу только подчеркнуть, что не природа силы сопротивления поражает при рассмот¬ рении движения заряда, а структура гелия вокруг заряда, точнее, то обстоятельство, что один заряд (электрон, ион гелия) способен произвести столь существенную перестройку. Это связано, конечно, с тем, что силы взаимо¬ действия между атомами гелия очень малы, что, в свою очередь, зависит от структуры электронной оболочки атома гелия. БУРЯ В «СТАКАНЕ»... ГЕЛИЯ Перейдем теперь ко второму способу. При¬ дав заряженной частице сравнительно боль¬ шую энергию и наблюдая ее скорость движе¬ 1 Напомню, что можно сказать и иначе: «яа- стица может возбудить волну в гелии только... и т. д. 16
ния в гелии, мы обнаружим ту странную зависимость, ко¬ торая изображена на рис. 4. В чем же дело? Раньше всего заметим следующее. Конечно, разогнанная частица будет по¬ степенно тормозиться, а не лететь вечно с постоянной скоростью, но эксперимент ставится так, что на пути от сетки В к сетке At она за¬ тормозится совсем незначи¬ тельно и поэтому можно приб¬ лиженно считать, что движет¬ ся свободная частица. А те¬ перь, к сожалению, придется сделать еще одно отступление. В 1950 г. в одном амери¬ канском журнале была опуб¬ ликована, на первый взгляд, совершенно ничем не приме¬ чательная фотография. На ней был изображен вращаю¬ щийся сосуд с гелием. «Есте¬ ственно» (обратите внимание на кавычки!), поверхность гелия образовала мениск. Об¬ разование мениска в гелии еще в 1948 г. наблюдал Элев- тер Луарсабович Андрони¬ ка шйи л и (рис. 5). Привесьте ведерко на веревочку, закру¬ тите и убедитесь, что поверх¬ ность воды легко принимает форму мениска. Почему же сообщения о наблюдении мениска в гелии вызвали живой интерес? Дело в том, что, согласно теории Л. Д. Ландау, жидкий гелий вблизи абсолютного нуля не должен был вращаться. Сосуд при этом, ко¬ нечно, вращается, а гелий как бы проскаль¬ зывает, не цепляется за стенки. Это своеоб¬ разное поведение было не только теоретиче¬ ской гипотезой, но и подтверждалось раз¬ личными косвенными экспериментами. Не¬ возможность вращения для гелия казалась «гелиевщикам» столь очевидной, что специ¬ ально ее не проверяли, поэтому-то и вызвали такой интерес фотографии с менисками — они явно противоречили утверждению, что гелий не может вращаться. В построении пра¬ вильней теории вращающегося гелия при¬ няли участие такие крупные современные уче¬ ные, как Онзагер и Фейнман, которые выяс¬ нили, что вращение гелия совершенно не по¬ 2 Природа, Л4 3 хоже на вращение любой дру¬ гой жидкости, например во¬ ды. Оказалось, что вращения всей жидкости^вообще не про¬ исходит. В гелии образуются вихри, очень похожие на смерчи. Ось вихря распола¬ гается вдоль оси вращающе¬ гося сосуда; вихрей тем боль¬ ше, чем больше скорость вра¬ щения. Уже при нескольких оборотах в секунду число вихрей достигает тысячи на квадратный сантиметр. Воз¬ можность образования вих¬ рей не вступала ни в какие противоречия с теорией Лан¬ дау, она ее дополнила. Если не интересоваться детальной картиной распре¬ деления скорости во вращаю¬ щемся сосуде, а ограничиться грубой (усредненной), то ока¬ жется, что вращение гелия очень похоже на вращение других жидкостей. Это и раз¬ решило парадокс с образова¬ нием мениска. Но, как всегда бывает в таких случаях, раз¬ витие теории не только лик¬ видировало один парадокс, но и весьма существенным об¬ разом помогло понять самые различные явления. Вихри стали находить в гелии все чаще и чаще. Оказывается, они сравнительно легко об¬ разуются при истечении ге¬ лия через капилляр и вообще при самых различных обстоятельствах. Как правило, вихри связаны со стенками сосуда, но иногда отрываются от стенок. В этом случае они обя¬ зательно замыкаются, образуя нечто очень похожее на кольца дыма (только вы пони¬ маете, что никакого дыма, т. е. инородных частичек, нет, есть только вихревое движе¬ ние атомов самого гелия). Используя основ¬ ные принципы квантовой механики, Онза¬ гер и Фейнман показали, что вихревые кольца обладают весьма любопытной особенностью. Чем больше энергии заключено в таком вих¬ ревом кольце, тем больше его радиус. Запа¬ сая энергию, вихревое кольцо раздувается. Как и кольцо дыма, вихревое кольцо не ви¬ сит неподвижно. Оно со скоростью, которая тем меньше, чем больше энер¬ 17 Рис. 5. Мениск у вращающегося гелия 11 Фото Э. Андрохикашвили г* И. Наверпина
гия, движется в гелии. Если сравнить за¬ висимость скорости вихря от энергии с тем, что изображено на рис. 4, то обнаружится поразительное сходство. Теперь все делается понятным. Заряжен¬ ная частица, разогнанная до достаточной скорости, или, лучше сказать, получившая от электрического поля достаточную энер¬ гию, возбуждает вихревое движение в гелии (говорят: «порождает вихрь»). Но вокруг вихря (как вокруг смерча) действуют силы, которые затягивают частицу в центр вихря (вихревое кольцо «заглатывает» частицу). Дальше они путешествуют вместе. Хотя за¬ ряженная частица в гелии по атомным мас¬ штабам достаточно тяжела, она невелика. Вихревое кольцо значительно больше и в условном смысле тяжелее. Скажем точнее: захватившее^заряженную частицу кольцо практически не ощущает этого и движется со свойственной ему скоростью. Важно то, что оно несет теперь заряд и поэтому факт прихода кольца на сетку В может быть за¬ фиксирован. Заряженная частица метит вихревое кольцо. Вот какое удивительное объяснение по¬ лучила загадочная кривая, изображенная на рис. 4. Вернемся теперь к началу статьи. Пом¬ ните, я просил вас обратить внимание на изо¬ лированную точку, расположившуюся не¬ сколько вверху и справа от основной кривой первого рисунка. Так вот, можно думать, что это зафиксирован факт рождения вихря нейтроном. Если это мнение подтвердится, то в руках экспериментаторов появится еще один мощный метод изучения вихрей в гелии. УДК 539.Ш.4 ГЕОТЕРМИЧЕСКИЕ ИССЛЕ¬ ДОВАНИЯ И ИСПОЛЬЗОВА¬ НИЕ ТЕПЛА ЗЕМЛИ Труды второго совещания по геотермическим исследованиям в СССР. Изд-во «Наука», 1966. 432 стр., ц. 2 р. 65 к. Глубинное тепло Земли с каждым годом привлекает все большее внимание ученых и ин¬ женеров во многих странах мира. Необходимость обмена опытом, информацией потребовала созы¬ ва ряда совещаний по проблемам геотермии. В 1956 и 1964 гг. в нашей стране прошли всесоюз¬ ные геотермические совещания, в 1961 г. в Риме состоялась Меж¬ дународная конференция по ис¬ пользованию новых источников энергии, а в 1963 г. в Женеве, в рамках ООН, была проведена конференция по проблемам раз¬ вития экономически слабораз¬ витых стран, в программу которой был включен и вопрос об исполь¬ зовании глубинного тепла Земли. Вышедший сборник в из¬ вестной мере подводит итог мно¬ голетним работам в области гео¬ термии. В 69 работах советских специалистов. содержится об¬ ширнейший материал по всем аспектам этой интересной нау¬ ки, рассказывается не только о работах наших ученых, но также и об исследованиях за рубежом. В книг€ можно прочитать об ис¬ точниках глубинного тепла, теп¬ ловом режиме земной коры, о задачах, методах и технике гео¬ метрических исследований, гео¬ химии термальных вод, развед¬ ке и оценке их месторождений, а также о применении тепла зем¬ ных недр для выработки элек¬ троэнергии, отопления, выра¬ щивания овощей в теплицах и парниках; попутно затрагивает¬ ся и вопрос получения из тер¬ мальных вод химического сырья и редких элементов. В качестве но¬ сителя энергии Земли рассмат¬ риваются не только термальные воды, газы и пар, но и тепло маг¬ матических очагов, вулканиче¬ ские извержения. В статьях сборника содер¬ жатся конкретные предложения □о дальнейшему использованию термальных вод и пара в различ¬ ных районах Советского Союза (Камчатка, Сибирь, Кавказ, Средняя Азия и др.). Многие уче¬ ные подчеркивают необходи¬ мость комплексного применения глубинного тепла Земли. К сожалению, большое эко¬ номическое значение термаль¬ ных вод нередко недооценивает¬ ся, что наносит немалый ущерб народному хозяйству. Напри¬ мер, уже сейчас для обогрева зда¬ ний и круглогодичного выращи¬ вания овощей можно использо¬ вать термальные воды, самоиз- ливающиеся из многочисленных заброшенных нефтяных сква¬ жин. Тепло этих вод может за¬ менить сотни тысяч тонн угля, мазута, миллионы кубометров га¬ за, сжигаемых в топках котель¬ ных. 18
УСЛОВНЫЕ РЕФЛЕКСЫ- НПНССИЧЕСНИЕ И ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ Ч лен - ко р респондент АН С С С Р Э. А. Асратян Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии АН СССР (Москва) В современной науке отношение к ус¬ ловным рефлексам двойственное. С од¬ ной стороны, за последние десятилетия во многих странах мира резко возрос интерес нейрофизиологов и психологов к условным рефлексам. С другой стороны, все еще про¬ должают существовать концепции, недооце¬ нивающие, а то и отрицающие реальное зна¬ чение условных рефлексов в приобретении навыков, в целостных поведенческих актах и высшей нервной деятельности вообще. Эти концепции не однородны как по своей сущ¬ ности, так и по подходу к предмету; мы здесь коснемся только одной из них. Классические условные рефлексы, по мне¬ нию некоторых физиологов, не могут слу¬ жить физиологической основой поведения жийотных, а двигательные навыки нельзя сводить к таким рефлексам. Сторонники этой точки зрения считают, что физиологической основой навыков и поведения вообще слу¬ жат лишь особого рода двигательные реф¬ лексы, известные под названием инструмен¬ тальных, оперантных или второго типа ус¬ ловных рефлексов и отличающихся будто бы коренным образом от классических. Огромное многообразие форм условных рефлексов с теми или иными специфическими особенностями вызвало, естественно, необ¬ ходимость дифференцировать их по различ¬ ным показателям, охарактеризовать и по- разному именовать каждую форму, система¬ тизировать и классифицировать их. Но чем бы ни отличались эти условные рефлексы друг от друга и как бы они ни именовались, их принципиальная структура, главные фи¬ зиологические особенности и биологическое значение одни и те же: в их основе лежит замыкание условной связи, они представ¬ ляют ^собой продукт синтеза прирожденных рефлексов, отличаются от них качественно и обладают более высокого ранга адаптив¬ ными свойствами. Это в полной мере отно¬ сится и к инструментальным условным реф¬ лексам, хотя у них имеются некоторые спе¬ цифические особенности, придающие им чер¬ ты произвольных движений. Далее мы попытаемся кратко рассказать о некоторых новых фактах и доводах в пользу концепции Павлова о двусторонней услов¬ ной связи как о физиологической основе инструментального условного рефлекса. Мы постараемся также показать, что инструмен¬ тальные условные рефлексы принципиально не отличаются от классических и поэтому не должны противопоставляться им или же выделяться в какую-то обособленную группу. В настоящее время широкое распростра¬ нение получила такая точка зрения: инстру¬ ментальные рефлексы, в отличие от класси¬ ческих, не являются повторением или вос¬ произведением лежащих в их основе безуслов¬ ных рефлексов. Так как это считается глав¬ ной отличительной особенностью инструмен¬ тальных условных рефлексов, то ниже, при аргументации нашей точки зрения на инст¬ рументальные условные рефлексы и в целях простоты изложения и экономии времени, мы будем иметь в виду только одну эту их особенность, пропустив приписываемые им другие особенности как менее существенные. Сотрудники нашей лаборатории Е. И. По¬ пова, О. Н. Васильева, И. Ф. Асланова, М. Е. Иоффе и другие вырабатывают и изучают такой вариант инструментального двигатель¬ но-пищевого рефлекса: при появлении чаш¬ ки с пищей под окошком кормушки в недося¬ гаемой для животных глубине, собаки сгиба¬ нием одной из передних лап нажимают на рычаг, связанный с кормушкой, приподни¬ мают тем самым чашку и держат ее в этом положении все время, пока едят пищу (рис. 1). Более сложный инструментальный пище¬ вой рефлекс на посторонний раздражитель (скажем, звонок) вырабатывается либо на
основе заранее образованного элементарного рефлекса того же рода, либо путем комбина¬ ции этого раздражителя с подачей пищи и сгибанием конечности. После выработки та¬ кого рефлекса бывший посторонний раздра¬ житель, ставший теперь сигнальным, уже один в состоянии вызывать как пищевой рефлекс, так и сгибание конечности. Что же можно сказать о сходстве или не¬ сходстве условных и безусловных рефлек¬ сов применительно к этим элементарным и сложным пищевым инструментальным реф¬ лексам? В отношении элементарных пищевых ин¬ струментальных условных рефлексов как будто не так уж трудно ответить на этот во¬ прос. Как показала Е. И. Попова, в резуль¬ тате систематического сочетания двух разно¬ родных безусловных рефлексов — сгибания конечности и пищевого — между мозговыми их «очагами» устанавливается двусторонняя условная связь (рис. 2). Теперь каждый из этих раздражителей, оста¬ ваясь безусловным для соб¬ ственного рефлекса, ста¬ новится условным для реф¬ лекса партнерного. Таким образом, вызываемый каж¬ дым из них условный реф¬ лекс может без натяжки считаться примерной ко¬ пией или воспроизведени¬ ем лежащего в его основе безусловного. Как видно, сравнительно проста и структура дуги такого реф¬ лекса, т. е. той цепи опре¬ деленным образом связан¬ ummuaumnmmunui- ных между собой воспринимающих, нервных и исполнительных клеток, которая осуществ¬ ляет данный рефлекс (рис.З). В том же духе решается этот вопрос и л отношении сложного пищевого инструмен¬ тального условного рефлекса. Независимо от характера связи нового сигнального раздра¬ жителя (в нашем случае звонка) с «очагами» пищевого и моторного рефлексов, вызванный им пищевой условный рефлекс представляет собой копию пищевого безусловного рефлек¬ са, а моторный условный рефлекс—копию моторного безусловного рефлекса (рис. 4, Б). Каждый из названных условных рефлексов осуществляется тем же органом и в том же функциональном плане, что и лежащий в его основе безусловный рефлекс. Сотрудники лаборатории Р. Л. Винник- Гасанова, И. Ф. Асланова, Н. Г. Иванова, И. Б. Козловская, М. И. Самойлов, А. В. Овсянников на протяжении многих лет изу¬ чают особый вариант инструментальных элек- трооборонительных двигательных условных рефлексов. Суть его сводится к следующему. Раздражение электричеством одной из зад¬ них лап животного прекращается сгибанием противоположной передней его лапы. Со временем электрокожное раздражение уме¬ ренной интенсивности перестает в большин¬ стве случаев вызывать рефлекс раздражаемой лапы и вызывает только сгибание отключаю¬ щей ток передней конечности. На основе такого элементарного инстру¬ ментального условного рефлекса, путем со¬ четания посторонних раздражителей с элект- рокожным раздражением лапы, вырабатыва¬ ются также и более сложные рефлексы того же рода. Посторонний раздражитель, ска¬ жем звонок, ставший теперь сигнальным, вы¬ зывает первоначально условнорефлекторное п. iiiiann linn mill i в Рис. 2. Запись инструментального условного рефлекса: А—подача чаш¬ ки с пшцей вызывает условнорефлекторвое сгибание правой передней лапы; Б — пассивное сгибание лапы вызывает условный пищевой рефлекс; 1 — движение лапы, 2 — секреция слюны, 3 — отметка по¬ дачи чашки и окончание еды, 4 — время (в сек.) 20
Лапа сгибание задней ланы, затем передней лапы, а в последующем — почти исключительно движе¬ ние отключающей пе¬ редней лапы (рпс. 5). Как обстоит дело с вопросом о сходстве ус¬ ловного рефлекса с ле¬ жащим в его основе без¬ условным рефлексом применительно к этой разновидности инстру¬ ментальных условных рефлексов? Достаточно сильное раздражение одной из задних лап вызывает, как правило, слож¬ ную защитно-двигательную реакцию, по¬ рождает множество местных безусловных двигательных рефлексов, в том числе и реф¬ лекс сгибания перекрестной передней лапы. И так как по условиям данной методики из множества рефлексов один только названный (сгиба¬ ние перекрестной передней лапы) избавляет организм от болевого раздражения, то ^менно он и становится подкрепляющим рефлек¬ сом, т. е. основой для образования соответствую¬ щих условных рефлексов. Об этом свидетельст¬ вует, в частности, весьма характерный ход измене¬ ния возбудимости цент¬ ральных нервных структур при формировании услов¬ ных рефлексов, а именно: повышение возбудимости структур сгибательного рефлекса передней лапы, отключающей ток, и по¬ нижение возбудимости структур сгибательного рефлекса раздражаемой задней лапы. Биологической предпо¬ сылкой для выработки та¬ кого условного рефлекса можете считаться гомеоста- ПищеВви Рис. 3. Схематическое изображение дуги элементар¬ ного пищевого инструментального условного реф¬ лекса; а и « — двусторонняя условная связь принцип противодействия болезнетворным воздействиям, избавления от вредоносных ка. Гомеостатические реакции направлены на уст¬ ранение или максимальное ограничение действия факторов, нарушающих относительное динамическое постоянство внутренней среды организма. Комплексный. ушвьый раздражитель тическии принцип1, т. е. 1 Гомеостаз, гомеостазис — совокупность сложных приспо¬ собительных реакций организ- Рие. 4. А — схематическое изображение дуги сложного пищевого инстру¬ ментального условного рефлекса; а, в, с, d — соответствующие услов¬ ные связи; В — запись условного рефлекса; I — движение лапы, 2 — слюноотделение, 3 — отметка условного раздражителя, 4 — отметка подачи чашки (одна черта)- и окончания еды (две черты) 21
Jk_ bjklbc"“ N) ПЛ-П N104 urns N1W Pue. S. Ход изменения оборонительных условных рефлексов раздражаемой лапы и лапы, отключающей ток. 1 — движение правой (раздражаемой) задней лапы; 2 — уровень размыка¬ ния; 3 — движение размыкающей цепь левой передней лапы; 4 — дистантный условный раздражитель; 5 — электрокожный раздражитель; 6 — время возможного действия тока; 7 — время (в сек.) агентов, сохранения основных жизненно важ¬ ных констант организма. В соответствии с этим принципом условный рефлекс выраба¬ тывается не на болевую реакцию как таковую, а на реакцию противодействия организма, на рефлекс самозащиты, в данном случае — на сгибание лапы, отключающей ток. Физиологический же механизм описан¬ ных явлений представляется нам в следую¬ щем виде. Прекращению болевого раздра¬ жения задней конечности вследствие сгиба¬ ния перекрестной передней лапы соответст¬ вует состояние высокой флексорной (от «флексор» — мышца, производящая сгиба¬ ние) активности кортикального «очага» от¬ ключающей лапы и пониженной активности кортикального «очага» лапы, раздражение которой было прекращено. Систематическое повторение раздражения легко может привести к стойкому и значи¬ тельному повышению возбудимости «очага» отключающей ток лапы, к превращению его в доминантный, т. е. господствующий очаг. Это ведет к формированию и упрочению условных связей, к сопряженному торможе¬ нию посторонних активностей, в том числе и собственного рефлекса сигнального раздра¬ жителя, т. е. рефлекса раздражаемой элект¬ рическим током лапы. Итак, возвращаясь к поставленному вы¬ ше вопросу, мы должны отметить, что в дан¬ ной разновидности элементарного инстру¬ ментального рефлекса условный рефлекс так¬ же является примерной копией лежащего в его основе безусловного. Наши представления о глав¬ ной особенности структуры пище¬ вых и электрооборонительных ин¬ струментальных условных рефлек¬ сов, т. е. о сходстве этих рефлек¬ сов с лежащими в их основе безусловными рефлексами, пред¬ определяют, по существу, наши представления и об остальных ее особенностях. И хотя представле¬ ния об этой структуре в целом пока что весьма схематичны, дале¬ ки от необходимой полноты, тем не менее нам кажется, что даже в теперешнем, гипотетическом виде они не лишены определенного на¬ учного интереса. В целях просто¬ ты эти представления в конспек¬ тивной форме изложены раздельно в отношении каждого из описанных выше и изучаемых в нашей лабо¬ ратории разновидностей инструментальных условных рефлексов. Начнем опять с их пи¬ щевой разновидности. Напомним, что посторонний раздражи¬ тель, допустим звонок, ставший сигнальным, может при своем действии вызвать как пище¬ вой рефлекс, так и локальное сгибание пе¬ редней лапы, ведущее к подъему чашки с пищей к окошечку. Из этого следует, что кортикальный пункт звонка связывается как с кортикальным «очагом» пищевого рефлек¬ са, так и с кортикальным «очагом» моторного рефлекса. Весьма вероятно, что при этом уста¬ навливаются как непосредственные, так и опосредованные условные связи между пунк¬ том звонка и названными «очагами». С этой точки зрения кортикальный пункт звонка (см. рис. 4) в состоянии через непосредствен¬ ные условные связи с кортикальными пунк¬ тами пищевого и двигательного рефлексов (с и d) и через посредство этих пунктов (пи¬ щевой центр и дистантный сигнал) активизи¬ ровать ранее установленную между ними двустороннюю условную связь (а и в). В настоящее время уже можно привести ряд фактов в пользу правильности такого представления об общей структуре этой раз¬ новидности пищевых инструментальных ус¬ ловных рефлексов. Вот несколько примеров. Существование прямой и обратной связи между кортикальными «очагами» двигатель¬ ного и пищевого рефлексов (а и в на рис. 4) явствует из того, что сгибание лапы вызывает пищевой рефлекс, а поедание пищи, в свою очередь, вызывает сгибание лапы. Тот факт, 22
что подача чашки в глубине кормушки вы¬ зывает не только пищевой рефлекс, но и ме¬ стное сгибание конечности, свидетельствует не только о существовании связи с, но и о существовании опосредованной связи с + в. Непосредственная связь чашка—>лапа весьма маловероятна. Существование непосредственной связи между «очагом» звонка, т. е. дистантного условного раздражителя с «очагом» лапы (d) и опосредованной связи первого «очага» с «очагом» пищевого рефлекса (d + а) явству¬ ет, как нам кажется, из нескольких фактов. Во-первых, после торможения связи с пу¬ тем угасания пищевого и сгибательного реф¬ лексов на подачу чашки, дистантный раздра¬ житель еще способен вызывать как локаль¬ ный сгибательный рефлекс, так и пищевой рефлекс. Во-вторых, когда после предвари¬ тельного насыщения животного подача чаш¬ ки в глубине кормушки перестает уже вызы¬ вать сгибательный рефлекс лапы, действие дистантного условного сигнала может не только вызывать этот рефлекс, но и повы¬ шать возбудимость пищевого центра, очевид¬ но — через связь а. Это видно из того, что собака съедает пищу из поднятой при этом чашки. Предлагаемая схема объясняет нередкое явление двуступенчато- сти моторного рефлекса, как выра¬ жение активности его «очага» дву¬ мя разными связями — непосредст¬ венной (d) и опосредованной услов¬ ных связей (с + в). Вероятность такого предположения усиливает¬ ся другими явлениями, а именно развитием торможения моторного условного рефлекса на дистантный условный раздражитель, в основ¬ ном — «с конца», а также путем дробления его на два, иногда и большее число фрагментов с по¬ следующим полным торможением рефлекса в целом. Весьма заманчиво объяснить эти интересные явления тем, что непосредственная й опосредован¬ ная условные связи, ответственные в основном за разные фрагменты единого условнорефлекторного движения,тормозятся разновремен¬ но в силу различных своих функ¬ циональных особенностей. Это, конечно, не более как рабочая ги¬ потеза, которая представляется Звонок полезной, но которой предстоит дальнейшая экспериментальная проверка. Еще менее благополучно обстоит дело с нашими знаниями о структуре даже элемен¬ тарных электрооборонительных условных ре¬ флексов, нё говоря уже о сложных. Мы еще не располагаем достаточными фактами от¬ носительно двусторонней связи между оча¬ гами рефлексов двух лап, т. е. в отношении основного элемента дуги данной разновид¬ ности условных рефлексов, и поэтому наше допущение о существовании такой связи в данном случае более чем гипотетично. В еще большей степени это относится к архитекту¬ ре сложных электрооборонительных услов¬ ных рефлексов. Мы считаем правильным, хотя экспери¬ ментально и не вполне обоснованным, до¬ пущение других исследователей о том, что кортикальный «очаг» дистантного условного раздражителя раздельно связан с кортикаль¬ ными «очагами» раздражаемой и отключаю¬ щей лап (с и d на рис. 6, А). Но имеется ос¬ нование допускать и существование опосре¬ дованной условной связи между «очагом» дистантного сигнала и «очагом» отключаю¬ щей ток передней лапы, т. е. возможность использования этим сигналом также услов- Отключающая лапа /А •уРаздражаемая лапа Я йб В Рис. 6. А — схематическое изображение дуги сложного элект- рооборонительного инструментального условного рефлекса; я, в, с, d — соответствующие условные связи; Б -а. В — разные вариации инструментальных двигательных условных рефлексов на дистантный сигнал; 1 — запись движения, 2 — отметка дей¬ ствия условного раздражителя 23
ной связи между «очагами» раздражаемой и отключающей лап (d + в), которая почему- то не принималась во внимание раньше. Убе¬ дительным доказательством существования такой дублированной однонаправленной ус¬ ловной связи дистантного раздражителя с отключающей ток лапой (си d + в) может служить тот факт, что осуществляемый этой лапой рефлекс часто состоит как бы из двух частей; на кимограммах1 это выражается в виде двуступенчатой записи или разделитель¬ ного спада (Б и В на рис. 6). Допущение существования дублирован¬ ной, т. е. непосредственной и опосредован¬ ной, условной связи между дистантным сигналом и кортикальным «очагом» отклю¬ чающей ток лапы получает подкрепление также фактами относительно торможения этих инструментальных условных рефлек¬ сов. Прямым доказательством существова¬ ния непосредственной связи может служить то, что после торможения элементарного или базисного условного рефлекса дистантный раздражитель способен еще некоторое время вызывать локальный двигательный рефлекс отключающей лапы. Косвенным же доказательством сущест¬ вования обеих связей могут служить следую¬ щие факты. Как показали опыты P. JI. Гаса¬ новой и Н. Г. Ивановой, торможение услов¬ ного рефлекса на дистантный раздражитель развивается преимущественно «с конца», по¬ рой также «с начала», а иногда как «с конца» так и «с начала». В дальнейшем нередко происходит дробление рефлекса на фрагмен¬ ты, завершающееся полным его торможени¬ ем. Можно полагать, что опосредствованные и непосредственные условные связи облада¬ ют разными функциональными особенностя¬ ми, и в силу этого могут по-разному заторма¬ живаться, как разновременно, так и одно¬ временно. Как бы гипотетичны ни были эти и неко¬ торые из изложенных выше частных поло¬ жений, основную нашу концепцию об от¬ сутствии принципиальной разницы между классическими и инструментальными услов¬ ными рефлексами можно считать достаточно солидно аргументированной достоверными фактами и убедительными доводами уже на сегодняшний день. 1 От слов «кима» — волна и «графо» — пишу. УДК в 12.821.в ш А. Н. Шампн РАЗВИТИЕ ХИМИИ БЕЛКА Иэд-во «Наука», 1966, 172 стр., ц. 74 коп. Наука о белке прошла зна¬ чительный путь своего разви¬ тия и оформилась к настоящему времежи в самостоятельный раз¬ дел молекулярной биологии. Хотя число белков, структура которых полностью расшифро¬ вана, еще невелико, тем не ме¬ нее можно считать, что прин¬ ципиальные трудности этих исследований преодолены. Кни¬ га А. Н. Шамина подводит итог достигнутому в этой важной об¬ ласти и намечает в общих чертах проблемы на будущее. Автор прослеживает более чем двухвековый путь развития представлений о химическом строении белковой молекулы, показывает, как этап за этапом, непрерывно обогащаясь экспе¬ риментальными фактами, пред¬ ставления о строении белка становятся все более четкими, пока не достигают вершины сегодняшнего дня — установ¬ ления трехмерной структуры белка. В первых главах книги А. Н. Шамин рассказывает о зарожде¬ нии химии белка и учения о его строении, о развитии этого уче¬ ния от теории протеина к пеп¬ тидной теории. Сущности пеп¬ тидной теории и ее утверждению в химии посвящены третья и чет¬ вертая главы, в которых подроб¬ но разбираются аналитические работы Э. Фишера, Н. Трензе- гора, А. Фодора, Д. JI. Талмуда и др. Заключительную пятую гла¬ ву книги автор посвящает воп¬ росам установления химического строения индивидуальных бел¬ ков. Достижения в этой области обусловлены применением новых аналитических методов иссле¬ дования. Решающую роль в ус¬ пехах аналитической химии бел¬ ка, как отмечаегся в книге, сыг¬ рал хроматографический метод, предложенный еще в 1903 г. М. С. Цветом. К книге приложен большой список советской и зарубежной литературы. 24
□РГАНИЗОБЯНННЯ ЙНТРОПОСФЕРА Б. Б. Родоман Кандидат географических наук Москва Эволюция живни на Земле, появление человека, весь общественно-исторический прогресс — все это, по сути дела, этапы единого процесса развития поверхно¬ стной оболочки нашей планеты. В публикуемой статье популярно изложе¬ ны новейшие научные идеи о взаимоотношении природы и общества, о рацио¬ нальном природопользовании, о районных планировках, о территориальной организации транспорта и обслуживания населении. Автор затрагивает также интересную проблему самоорганизующихся систем, а в последних ча¬ стях статьи выдвигает гипотезы о далеком будущем нашей планеты. ттесколько миллиардов лет назад в ре- зультате взаимодействия космических факторов и внутренних сил Земли на поверх¬ ности нашей планеты, в месте соприкоснове¬ ния горных пород с водой и воздухом, обра¬ зовалась природная географическая оболоч¬ ка — гигантская «оранжерея», редкостным, но, быть может, не случайным стечением об¬ стоятельств подготовленная для возникнове¬ ния жизни. Если мы попытаемся как-то объединить и обобщить известные, широко распростра¬ ненные взгляды на природу и будущие судь¬ бы Земли, высказывавшиеся еще А. Гум¬ больдтом, В. В. Докучаевым, В. И. Вернад¬ ским, с новейшими представлениями о вза¬ имодействии природы и общества, мы неволь¬ но приблизимся к такому выводу. Естествен¬ ная эволюция растений и животных, включая ее продолжение — появление человека с его трудом, техникой и всем общественно-исто- рическим прогрессом, вплоть до выхода в космос,— это составные части и этапы едино¬ го процесса развития приповерхностной обо¬ лочки нашей планеты. В первые сотни тысяч лет своего сущест¬ вования человек не мог сколько-нибудь за¬ метно изменить окружающую природу: при¬ митивный разум и грубые орудия служили ему так, как служат животному зубы, когти и быстрые ноги. Лишь за последние тысяче¬ летия это положение резко изменилось. За¬ полненная многоэтажными зданиями и соору¬ жениями, кое-где сплошь распаханная и за¬ сеянная, пронизанная мощными потоками людей, грузов, энергии и сигналов, посылае¬ мых людьми друг другу, земная поверхность перестала быть чисто природным образова¬ нием. Законы природы не исчезли, но они, по- видимому, уже никогда не будут основной причиной изменения, развития, совершенст¬ вования не только человеческого общества, но и всего остального, что населяет и напол¬ няет географическую оболочку. Наступле¬ ние людей на природную среду проходит так стремительно, что на Земле сам по себе не успеет возникнуть ни один новый вид выс¬ ших животных, ни один материк или океан до того времени, когда люди целиком возь¬ мут подобные преобразования природы в свои руки. По мнению Г. Ф. Хильми, «...в недалеком будущем поверхность Земли, атмосфера, ги¬ дросфера и биосфера будут настолько насы¬ щены техникой и крупномасштабными соору¬ жениями, созданными по воле человека, что внешние оболочки Земли станут новым объ¬ 25
ектом действительности и будут развиваться по своеобразным, еще не известным нам за¬ конам» Вряд ли можно точно зафиксиро¬ вать исторический момент появления этого «нового объекта действительности» на нашей планете. Насыщение земных геосфер техни¬ кой и искусственными сооружениями идет уже не первое столетие, и трудно выделить в этом процессе какой-то один переломный момент. Очередные шаги науки и техничес¬ кого прогресса казались нашим предкам в XIX в. такими же ошеломляющими, скач¬ 1 Г. Ф. Хильми. Философские вопросы проб¬ лемы преобразования природы. В сб. «Взаимодей¬ ствие наук при изучении Земли». Изд-во ЛН СССР, 1963, стр. 58. кообразными и революционными, какими кажутся нам современные открытия. Прин¬ ципиально новая геосфера, о которой упоми¬ нает Г. Ф. Хильми, начала формироваться фактически уже давно. Природная географи¬ ческая оболочка превратилась в антропо¬ сферу — сферу жизни и деятельности челове¬ чества, включающую в качестве своего основ¬ ного компонента и самого человека. В дальнейшем антропосфера, очевидно, расширится благодаря проникновению лю¬ дей глубоко в толщу океана и земных недр, распространению их на другие планеты и на некоторые области межпланетного космоса. КОММУНАЛЬНОЕ ХОЗЯЙСТВО ВСЕМИРНОГО ГОРОДА В ходе своего исторического разрития земная антропосфера все больше объединяет¬ ся в нечто целое и связное. Можно назвать следующие виды, или этапы, территориаль¬ ного объединения людей и производства: поселенное, когда некоторое множество лю¬ дей проживает в одном населенном месте (пункте), имея возможность ежедневно хо¬ дить или ездить на работу в пределах поселе¬ ния и при желании общаться друг с другом; экономическое, когда различные, часто до¬ вольно далекие районы и селения связаны географическим разделением труда. Эти два «базисных» вида объединения влекут за со¬ бой нечто вроде «надстроек». Поселенному объединению соответствует объединение коммунально-хозяйственное, когда появляется система водоснабжения, канализации, городского транспорта и пр., единая для данного поселения и изолирован¬ ная от таких же систем других поселений. Экономическому объединению соответствует объединение политическое, выразившееся в существовании национальных и многонацио¬ нальных государств. Благодаря развитию транспорта многие поселенные объединения в настоящее время разрослись до размеров целых географичес¬ ких районов. Единым поселением по сущест¬ ву является Москва с пригородами в радиусе до 70 км от центра города: сотни тысяч людей ежедневно ездят в Москву на работу и за по¬ купками из Подольска, Раменского, Загорс¬ ка и других городов и поселков, ставших спутниками столицы. Как единую агломерацию (созвездие го¬ родов) можно рассматривать Рурский про¬ мышленный район в Западной Германии и 26
наш Донбасс. На атлантиче¬ ском побережье США вырос Мегалополис — гигантская городоподобная территория с населением в 40 млн. человек, простирающаяся от Бостона до Вашингтона включитель¬ но. У этого сверхгорода есть даже своя главная улица — автомагистраль, соединяю¬ щая Нью-Йорк с Вашингто¬ ном. Ускорение и удешевление пассажирских сообщений не¬ сомненно приведет к тому, что уже в XXI в. каждый человек будет иметь возмож¬ ность в течение дня посетить любое место на поверхности земного шара и, следователь¬ но, работать и отдыхать на любом расстоянии от места постоянного жительства. Сна¬ чала отдельные государства, потом целые континенты и наконец весь мир станет по существу единым поселением, превратится в Планетопо- лис — Всемирный город. *Не следует представлять себе этот город как сплош¬ ную броню из металла и бе¬ тона, окруженную атмосфе¬ рой из выхлопных газов и заводских выбросов. Мы ве¬ рим, что люди будущего най¬ дут способы охраны природы в рамках ее разумной эксп¬ луатации и улучшат гигиени¬ ческие условия своей жизни. Моря и океаны, обширные горные и таежные пространства, ледниковые покровы Гренландии и Антарктиды, вероятно, надолго останутся незаселенными, но они зай¬ мут в антропосфере примерно такое же поло¬ жение, какое занимают незастроенные уча¬ стки, лесопарки, затопляемые поймы, пру¬ ды и пустыри в черте современного города. В разрезе многовековой человеческой исто¬ рии разница тут скорее количественная, чем качественная. Под давлением экономической и социаль¬ ной необходимости леса, болота и озера, а затем моря и даже океаны превратятся в куль¬ турные угодья с расширенным воспроизвод¬ ством естественных ресурсов или будут ис¬ пользоваться как национальные парки, за¬ поведники, заказники для отдыха, туризма, научной работы и т. д. Сравнивая будущую антропосферу с со¬ временным городом, мы имеем в виду прежде всего положительные факторы — высокий уровень культурного и бытового обслужива¬ ния, богатые возможности жителей в выборе профессии, знакомств, товаров, услуг и развлечений, в использовании инфор¬ мации. Возможно, что города в современном пони¬ мании этого слова отомрут, но их положитель¬ ные черты сохранятся и усилятся, распро¬ странившись на всю планету. 27
Превращение антропосферы в единое по¬ селение заставит людей совместно решать те же вопросы, которые возникают при эксплуа¬ тации жилого или производственного поме¬ щения, при благоустройстве и реконструкции городов: поддержание определенного здоро¬ вого климата, озеленение, обеспечение тран¬ спорта и связи, утилизация и удаление от¬ бросов, заповедание и охрана уцелевших элементов малоизмененной природы, худо¬ жественное оформление среды. Единые энергетические системы, строи¬ тельство и проектирование всемирных авто¬ матических телефонных сетей и международ¬ ных трубопроводов — не только для нефтепро¬ дуктов и газа, но также для молока, пшеницы, вина и пр., согласование расписаний разных видов транспорта — таковы сегодняшние симптомы того будущего коммунально-хозяй¬ ственного единства антропосферы, которое неизбежно последует за ее поселенным объ¬ единением. Конечно, единым, благоустроенным, ра¬ ционально эксплуатируемым «жилищем» че¬ ловека антропосфера станет лишь на высшей стадии коммунистического общества, при более высоком уровне развития производи¬ тельных сил. К тому времени, вероятно, ис¬ чезнет и политическая разобщенность мира. Пока что представление об объединенной антропосфере — научная идеализация, по¬ лезная абстракция, показывающая опреде¬ ленные задачи и тенденции в развитии терри¬ ториальной организации человеческого об¬ щества. Но эти тенденции, эти элементы предви¬ димого будущего в какой-то мере (и с каждым годом все больше) осуществляются в инду¬ стриальных ядрах высокоразвитых стран, в окрестностях городов-гигантов и на вновь ос¬ ваиваемых территориях в видетак называемых районных планировок, когда большие груп¬ пы городов вместе с пригородами, курортные зоны, сельская местность и вообще обширные географические районы планомерно переуст¬ раиваются так, как если бы это был один город, одно предприятие. В нашей стране районными планировка¬ ми занимаются специальные институты. Их проектами рано или поздно будет охвачена 28
вся страна. Социализм предоставляет неогра¬ ниченные возможности для рациональной ор¬ ганизации обширных пространств Земли. ПОРАЙОННАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ТЕРРИТОРИИ Жилищно-эксплуатационный, коммуналь¬ но-хозяйственный, градостроительный подход к антропосфере может оказаться весьма перспективным направлением науки и техни¬ ки. Но антропосфера — не только жилище, не только населенное место. Это также кла¬ довая богатств, созданных природой и трудом прошлых поколений, фабрика, плодовый сад, огород, животноводческая ферма, охот¬ ничье и рыболовное угодье, парк для прогу¬ лок, курорт, лечебница, школа, стадион, му¬ зей... Чтобы понять устройство антропосфе¬ ры и наметить пути ее улучшения, мы долж¬ ны рассматривать эту сферу прежде всего как помещение для разных видов человеческой деятельности. Антропосфера неоднородна, она состоит из клеточек — географических районов. Различные занятия людей закономерно чере¬ дуются, сменяя друг друга не только во вре¬ мени (в течение суток, по дням недели, по се¬ зонам, по периодам отдельной человеческой жизри), но и в пространстве. Последнее об¬ стоятельство выражается в наличии функцио¬ нальных районов — специализированных ча¬ стей территории, используемых или предназ¬ наченных преимущественно для того или иного вида человеческой деятельности. Функциональное расчленение простран¬ ства начинается уже в ближайшем бытовом окружении каждого из нас. В квартире име¬ ются комнаты и уголки для сна, отдыха, еды, работы; в городе различаются торговые и обслуживающие центры, жилые кварталы, промышленные и складские территории, зоны отдыха, научные и студенческие городки и т. д.; в стране выделяются районы по преи¬ муществу горнопромышленные, сельскохо¬ зяйственные, курортные. Отличительная черта каждого такого рай¬ она — его специализация или внешняя, рай¬ онообразующая функция, а точнее — сово¬ купность сопряженных функций, предназ¬ наченных для обслуживания остальных рай¬ онов. Внешним функциям, или межрайонной специализации, сопутствуют функции внут¬ ренние, или дополняющие отрасли. Они, в свою очередь, являются районообразую¬ щими для подрайонов, входящих в рассмат¬ риваемые нами районы. Так, например, в рай¬ он угледобычи могут быть вкраплены под¬ районы, где вовсе нет шахт, а расположены леса и сельскохозяйственные угодья. Буду¬ чи специализированным органом территори¬ ального тела, каждый район сам состоит из органов низшего порядка. Так складывается многоступенная иерархия функциональных районов. Функциональными являются все районы, выделенные по хозяйственной специализа¬ ции, а также все без исключения природные районы, например, степная зона, Украин- ско - Белорусское Полесье, Владимирское ополье, Прикаспийская низменность, потому что все такие районы играют или могут иг¬ рать различные роли в хозяйстве, в обслу¬ живании людей, в удовлетворении их ма¬ териальных и духовных, в том числе эстети¬ ческих потребностей, вызывают к себе раз¬ личное отношение людей, выражающееся как в неодинаковом фактическом использо¬ вании, так и в его различных проектах и перспективах. Противоположность функциональных районов — районы организационные, или уз¬ ловые. Они объединяют территории, иногда очень неодинаковые по природным условиям, использованию земель, специализации хо¬ зяйства, занятиям населения и обществен¬ ным функциям, но тяготеющие к одному центру — промышленному, транспортному, торговому, культурному, административно¬ му, политическому. Таковы все территори¬ альные образования, имеющие хозяйствен¬ ный центр — от крупных экономических районов до землепользований колхозов и совхозов и земельных участков, закрепленных за внутрихозяйственными фермами и брига¬ дами; таковы все единицы административно- территориального деления, целые государст¬ ва, районы тяготения к портам и железнодо¬ рожным станциям, сферы влияния городов в сельской местности, городские микрорайоны, имеющие собственный комплекс торговых и обслуживающих предприятий или истори¬ чески сложившийся центр у перекрестка городских магистралей; военные, избира¬ тельные и консульские округа; ареалы рас¬ селения лиц, работающих на одном предпри¬ ятии; участки, закрепленные за почтовыми отделениями, отделениями милиции, жилищ¬ но-эксплуатационными конторами, сред¬ ними школами, амбулаториями, телефонны¬ ми узлами и многое другое. Узловой район имеет сеть коммуникаций 29
(линий связи и передвижения), сходящихся к центру (дороги, улицы, маршруты регуляр¬ ного транспорта, трубопроводы, линии элект¬ ропередач, телефона и телеграфа, пути пе¬ шеходов, корреспонденции и товаров, на¬ правления телефонных разговоров, радио- и телеприема). Главным признаком узлового района служит существование управляющего или обслуживающего центра. По мере перехода многих административ¬ ных и хозяйственных функций в руки цент¬ рализованного государства отраслевые адми¬ нистративные районы (например, школьные и судебные округа) сливаются с общеадми¬ нистративными (губерниями, уездами, граф¬ ствами) или привязываются к ним, т. е. вкладываются в них или объединяют их це¬ ликом. Этот процесс начался на заре раз¬ вития капитализма, когда стали складывать¬ ся буржуазные национальные государства. Интересы правильной организации произ¬ водства и быта людей, особенно при социа¬ лизме,требуют, чтобы социально-экономичес¬ кие узловые районы совпадали с админист¬ ративными, т. е. чтобы в одних и тех же центрах располагались как органы управ¬ ления производством и людьми, так и пред¬ приятия, обслуживающие население всего района. При социализме земля, однородная по своему назначению, должна управляться од¬ ним органом, который лучше других знает, как ее использовать. Рациональная органи¬ зация территории, возможная при социализ¬ ме и коммунизме, состоит в том, чтобы каж¬ дый функциональный район имел квалифи¬ цированное управление, т. е. был и узловым, а каждый узловой район имел подходящую специализацию в межрайонном масштабе, т. е. был и функциональным. Так, с одной стороны, большой нефтедобывающий район удобно выделить в качестве особой админи¬ стративной области; с другой стороны, каж¬ дая административная область, каждый кол¬ хоз или совхоз должен выбрать себе такую специализацию, такую роль в обслуживании людей, которая наиболее отвечает интересам всего социалистического или коммунисти¬ ческого общества. Организованная антропосфера — это сов¬ падение узловых и функциональных райо¬ нов. Такая антропосфера подобна заводу, в котором каждый цех является частью, специ¬ ализированной на выпуске одного вида про¬ дукции или на одной стадии технологическо¬ го процесса,и в то же время административной единицей управления производством и произ¬ водителями.
Исторически неизбежное превращение природных функциональных районов в узло¬ вые началось еще тогда, когда лесами стали управлять лесничие. Вероятно, в будущем во главе каждого озера, моря, ледника, горного массива станет свой «озерничий» или «ледни- чий» — управляющий орган, обеспечиваю¬ щий рациональную эксплуатацию участка по заданной программе. Этим органом может быть и должностное лицо, и коллегия специа¬ листов, и заменяющий их автомат, быть мо¬ жет, расположенный вдали от управляемой территории. Организованная антропосфера — такая же идеальная схема, как и объединенная антропосфера. Это модель, крайне упрощен¬ но отображающая некоторые важные и оче¬ видные тенденции объективного развития, и в то же время проект, который, наверное, никогда не может быть претворен в жизнь полностью. На ограниченных пространствах названный идеал осуществим лишь частично в виде той или иной конкретной рационально организованной территории. МНОГОСТУПЕННАЯ СИСТЕМА ОБСЛУЖИВАНИЯ Система районов с ясно выраженными функциями и центрами позволит нам правиль¬ но размещать не только производственные предприятия. По одному университету и по одной* консерватории на крупный экономи¬ ческий район; по одному зоопарку, педагоги¬ ческому, сельскохозяйственному и медицин¬ скому институту и музыкальному училищу на область; по одному большому универмагу и больнице на городской район или малый го¬ род; по одному детскому саду, школе, про¬ довольственному магазину на городской микрорайон — примерно такой должна быть многоступенно-районная система территори¬ альной организации науки, просвещения, торговли и культуры. Почему же по одному? Разве нельзя боль¬ ше? Конечно, можно. Но идея многоступен- ной системы в том и состоит, что радиусы обслуживания у вновь создаваемых пред¬ приятий берутся не с потолка, а соответству¬ ют реально существующим административ¬ ным, экономическим и градостроительнопла¬ нировочным районам, определяющим и отра¬ жающим действительные условия расселения. «Прикрепление» клиентов к монопольным поставщикам товаров и услуг по территори¬ альному принципу достигается не админи¬ стративным принуждением, а экономичес¬ кой целесообразностью, стремлением самого клиента сэкономить время. Покупатель из¬ бавляется от необходимости посещать не¬ сколько магазинов в поисках одного това¬ ра — все нужное он найдет в своем районе соответствующего ранга; бутылку молока — в центре жилого микрорайона или нижних этажах большого дома;мебельный гарнитур— в единственном торговом центре небольшого города или большого городского района. Прочность прикрепления зависит от под¬ вижности населения, от бюджета его време¬ ни, стало быть, прежде всего от социального положения и профессии. При коммунизме неблагоприятные стороны профессиональных и социальных различий между отдельными людьми должны постепенно сглаживаться; следует ожидать, что существенные различия в подвижности населения сохранятся лишь у разных возрастных групп; по-прежнему неодинаковой будет подвижность оДного и того же человека в различные периоды и фазы его жизни. Все эти различия имеют интерес¬ ный территориальный аспект. Для восьмилетнего школьника жилой микрорайон определенного, довольно низко¬ го ранга будет комплексным районом, так как в пределах микрорайона ребенок в рабо¬ чие дни будет получать все необходимое: в зоне пятиминутной доступности он будет иметь школу, столовую, сквер с игровой площадкой, бассейн для купания, кинозал с демонстрацией детских фильмов. Ребенку не нужно садиться в автобус, пересекать транспортную магистраль на одном уровне с автомобильным движением, проникать в толчею большого торгового центра. В сход¬ ном положении окажется и пенсионер. Для взрослого комплексным районом ста¬ нет не микрорайон, а весь большой город или его значительная часть, лежащая в пре¬ делах получасовой — сорокаминутной до¬ ступности от мест жилья и работы. В этом ареале должен находиться весь набор пред¬ приятий, обслуживающих взрослое населе¬ ние в нерабочие дни. Жилой микрорайон для трудящегося в большинстве случаев не ком¬ плексный, а лишь специализированный, фун¬ кциональный район, удовлетворяющий часть нужд — потребности в ночном отдыхе, в об¬ щении с семьей, в некоторых домашних видах бытового обслуживания. В конце недели, когда семья выезжает за город, положение изменяется. Теперь комп¬ лексным районом, способным полностью удовлетворить потребности семьи в течение выходного дня, служит весь город совместно 31
с обширной пригородной зоной. При двух выходных днях в неделю, идущих подряд, диаметр зоны может достигнуть нескольких сот километров, и она перекроет аналогич¬ ные зоны многих других городов. Наконец, во время месячного отпуска комплексным районом для семьи станет громадная терри¬ тория, вся страна, а в отдаленном будущем, возможно, и весь мир. Комплексный район — это район узло¬ вой (организационный), он состоит из взаи¬ мосвязанных специализированных частей, и потому обязательно должен иметь соответ¬ ствующее административное управление. Как видно из примеров, при многоступенно-рай- онной системе организации обслуживания одна и та же реально существующая клетка территории для одной части населения, для определенных видов услуг и в определенные периоды времени будет районом комплекс¬ ным, а для другой части населения, других услуг и в другое время — районом функцио¬ нальным (специализированным). В этом — еще одно проявление тождества узловых и функциональных районов в организованной антропосфере. Разумеется, дальнейшее развитие тран¬ спорта частично разрушит и эту налаженную иерархию; рано или поздно весь мир станет для каждого человека единственным и мини¬ мальным комплексным районом для удовле¬ творения не только эпизодических, но и ежедневных нужд: скажем, одному после окончания рабочего дня нравится отдыхать в тропиках, другому — в Заполярье. Воз¬ можно, что и само понятие о месте постоян¬ ного жительства исчезнет. Люди будут жить и отдыхать в разных местах как в комфор¬ табельной гостинице, не обременяя себя личной собственностью даже на предметы до¬ машнего обихода и не возя с собой никакого багажа. Кто станет отрицать, что современ¬ ный сервис бурно развивается именно в этом направлении? Но как бы ни были подвижны люди, об¬ служивающая их материальная система не¬ подвижных зданий, сооружений, дорог, ка¬ налов связи и прочего, чтобы остаться упо¬ рядоченной, должна сохранять многоступен- ное, иерархическое строение, т. е. состоять из центров, узлов, магистралей разного ранга. ИЕРАРХИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ЦЕНТРОВ Аналогичным образом может быть постро¬ ена многоступенно-районная система транс¬ порта и связи. Даже если каждый житель Земли будет иметь индивидуальную летаю¬ щую кабину, которая сможет вертикально взлетать и приземляться в любом месте — все равно загрузка атмосферы миллиардами летающих аппаратов потребует такого жест¬ кого регулирования движения, ограничения скоростей и выделения специальных трасс, что индивидуальный транспорт потеряет все свои преимущества, как это и случилось с автомобилями в центрах больших городов Америки и Западной Европы. Скоростные массовые перевозки людей могут совершать¬ ся только общественным транспортом. Чем выше скорость, тем больше должно быть расстояние между соседними останов¬ ками. Допустим, что основным видом тран¬ спорта будет авиация. Тогда к сверхскорост¬ ному воздушному лайнеру придется подле¬ тать на самолете средней скорости. В свою очередь, и этот подвозящий транспорт ока¬ жется слишком быстрым для того, чтобы останавливаться на каждом шагу. Выходит, что прямое скоростное маршрутное сообще¬ ние между любыми двумя точками земной по¬ верхности невозможно. Это сообщение может быть только многоступенно-пересадочным. То же можно сказать и о транспортировке грузов. Ну, а если пересадки пассажиров и пере¬ валка грузов совершаются на ходу? Если роль лайнера исполняет никогда не призем¬ ляющийся поезд из искусственных спутни¬ ков Земли, а ракетопланы-катера могут до¬ ставить на его борт и снять пассажиров в любом месте? Легко подсчитать, что и в этом случае ограниченная пропускная способность летающего пересадочного узла в сочетании с большой его скоростью приведет к тому, что места вылета подвозящих катеров должны будут располагаться не где попало, а строго локализованно, на значительных расстояни¬ ях одно от другого. Многоступенно-переса- дочный характер сообщений сохранится. Но где же располагать остановочные пункты, пересадочные и перевалочные узлы, места отправления летающих катеров, как не в центрах узловых районов, где сосредо¬ точено большинство потребителей транспор¬ та? Вероятно, что межконтинентальные пас¬ сажирские ракеты будут приземляться в центрах материков или в столицах таких крупных стран как СССР, США, Китай, Ин¬ дия, Бразилия; над этими же пунктами будут открываться тамбуры беспосадочных лайне¬ ров-спутников. 32
Скоростные самолеты будут садиться в столицах государств поменьше или в центрах крупных географических районов, таких, как Западная Сибирь. Третью ступень соста¬ вят самолеты помедленнее, вертолеты, ско¬ ростные рельсовые дороги; четвертую — электрический автобус, останавливающийся в центре каждого жилого микрорайона; пя¬ тую — пешая ходьба, дополняемая движу¬ щимися тротуарами, эскалаторами и лиф¬ тами. (Возможно, что человечество удовлет¬ ворится двумя-тремя ступенями). Возникает интересный парадокс: воро¬ тами района, связывающими его с внешним миром, в век авиации и безостановочных эк¬ спрессов служат не пограничные пункты, а центр. Уже сегодня множество иностранцев, пользуясь авиацией, приезжает в Советский Союз и уезжает из него через Москву, а не через Брест или Выборг. Точно также Фран¬ ция для большинства иностранных туристов начинается и заканчивается Парижем. Столица страны, центр района работает как нд.сос, как сердце: собирает, выкачивает грузы, пассажиров, информацию из капил¬ ляров периферии, перерабатывает их, сорти¬ рует, как письма на почте, и снова разгоняет 3 природа, М 3 по капиллярам или передает по межрайонной артерии-магистрали другому сердцу, которое распределяет транспортируемые вещи по под¬ чиненной ему сети. С прогрессом техники все большее число природных процессов и тел будет вовлекать¬ ся в управляемое народное хозяйство. Под¬ ключив к природе свои машины, как хирург подключает к кровеносной системе больного искусственное сердце, люди станут перека¬ чивать из района в район воду и воздух, по¬ могая течениям и ветрам, будут подвозить рыб к местам нереста и т.д., т. е. переведут часть природного круговорота веществ на искусственные транспортные средства. Это невозможно без автоматизации и централи¬ зованного управления. Поэтому вполне ве¬ роятно, что на нашей планете будет существо¬ вать единый управляющий центр, своего рода мозг и сердце, и вся антропосфера будет функционировать как единый организм, как одна машина. «СВЕРХОРГАНИЗМ», ПОДОБНЫЙ ЖИВОМУ Многоступенно-районная, иерархически централизованная система транспорта и свя¬ зи приходит на смену прежним формам ком¬ 33
муникаций, примерно так же, как централи¬ зованная кровеносная система членистоно¬ гих, моллюсков и позвоночных сменила при¬ митивную кровеносную систему «бессердеч¬ ных» кольчатых червей. Развитие нервной системы и дыхательных путей тоже шло в сторону все большего обособления централь¬ ных органов — мозга и легких. Подобно живому организму, антропосфе¬ ра обменивается веществом и энергией с внешней средой, сохраняя при этом некото¬ рое равновесие и устойчивость, растет про¬ странственно, усложняет в процессе роста свою структуру, накапливает информацию. Эти процессы свойственны антропосфере хотя бы потому, что они присущи ее важнейшим взаимопроникающим компонентам — био¬ сфере и человеческому обществу. Сравнивая антропосферу с живым суще¬ ством, мы не можем отказать ей даже в таком специфическом свойстве живых организмов, как в способности к размножению: весьма возможно, что с помощью людей возникнут антропосферы на других планетах, и дочер¬ ние антропосферы унаследуют многие свойст¬ ва своей прародительницы — антропосферы Земли. При размножении новый предмет созда¬ ется не кем-то, стоящим вне вещи, а раз¬ вивается путем осуществления программы, заложенной в зародыше самого возникающе¬ го предмета. При освоении людьми внезем¬ ных миров космический корабль станет своего рода «семенем цивилизации», а его пассажиры с их знаниями и библиотекой — носителями наследственной информации, ко¬ торая будет использована при создании ан¬ тропосферы на другой планете. В пути и в первое время после высадки посланцы Земли используют ресурсы, при¬ везенные с собой. Их запасы продовольствия и экспедиционное снаряжение играют ту же роль, что и запасы питательного вещества внутри семени, помогающие ему прорасти на новом месте. В дальнейшем дочерняя циви¬ лизация развивается целиком за счет мест¬ ных материалов и энергии. Уподобление антропосферы живому орга¬ низму не задевает традиционного понятия «жизнь». Вероятно, старые рамки этого по¬ нятия будут серьезно передвинуты новыми, кибернетическими толкованиями, а также открытием иных, например небелковых, форм жизни, но это не имеет прямого отношения к нашим рассуждениям. Просто нам не хва¬ тает термина для объединения старых поня¬ тий «живое существо», «биоценоз», «коллек¬ тив» и «автомат». Когда подходящее слово будет найдено, идеально организованная ан¬ тропосфера будущего войдет в семью объек¬ тов, обозначаемых новым понятием. Антро- посфера, конечно, не жива, но она подобна живому. «РАЗУМ» ПЛАНЕТЫ Идя дальше, мы, пожалуй, сможем при¬ знать за будущей антропосферой свойства «мыслить», «чувствовать», «желать» и т. д. Ведь каждое подобное свойство присуще не всему организму в равной мере, а является специальной функцией некоторых его орга¬ нов. Орган находится в состоянии функ¬ циональной взаимозависимости с остальным телом. Если созданные людьми орудия и приборы служат в известной мере как бы продолжениями человеческих органов, то тем более таким продолжением могут счи¬ таться машины и фабрики. Вся индустри¬ альная пленка на поверхности планеты — в сущности одно гигантское продолжение че¬ ловеческой руки. Подобным же образом мик¬ роскопы и телескопы принято называть про¬ должением глаза, телефон и радио — про¬ должением уха и т. д. Так что же нам мешает считать многие управляемые компоненты бу¬ дущей антропосферы продолжением органов человека, а само человеческое общество с его наукой и техникой— мозгом, органом чувств, выразителем эмоций и желаний антропосфе¬ ры, как некоторого целого? В газетах, в политической литературе распространены выражения, в которых горо¬ дам, народам, государствам, политическим партиям приписывается свойство желать, мыслить и т. п. Это не простая метафора. Во многих случаях имеется в виду, напри¬ мер, выражение воли большинства («советс¬ кий народ хочет мира»), единственный канал связи («Земля говорит с космонавтами»), канал, единственный в своем роде, либо по своему значению превосходящий все осталь¬ ные («говорит Москва» — о радиопередаче), и тому подобные легко моделируемые ситуа¬ ции, которые придают коллективу людей свойства индивидуальной личности. Разве не похожи на отдельные личности государства, рассматриваемые в аспекте международной политики и в качестве членов международ¬ ных организаций, в которых эти государства обладают правом голоса? Разве не выступают в качестве юридических лиц учреждения, 34
когда столкновение их интересов рассмат¬ ривается в суде? Неотъемлемым признаком здоровой, нор¬ мальной личности является логическая не¬ противоречивость поступков и высказываний. Современное человечество, разобщенное на государства, классы, политические партии и лагери, пока еще не может рассматриваться как нечто целое. Но эра разобщенного мира не вечна. Объединенное человечество буду¬ щего — субъект, наделенный единой, нерас- щепленной волей. Любой хозяйственный или культурный акт, заметный в планетарном масштабе и задевающий интересы миллионов людей, в идеале должен быть оптимальным с точки зрения всего человечества. Это и позволит моделировать поведение всего че¬ ловечества как поступки одной разумной личности. Немало плодотворных аналогий выявля¬ ется и при классифицировании процессов антропосферы и живого организма по степе¬ ни их управляемости. Так, например, в чело¬ веческом теле различаются три вида мышеч¬ ных движений: 1 — рефлекторные, непро¬ извольные, которые соверщаются организ¬ мом независимо от воли человека; 2 — соз¬ нательные, произвольные, общий ход кото¬ рых управляется, контролируется сознани¬ ем; 3 — автоматические, которые вырабаты¬ ваются из сознательных в результате тре¬ нировки. Аналогичные виды движений обна¬ руживаются и в миграциях вещества, энер¬ гии и информации внутри антропосферы. Природные процессы без участия человека, стихийные элементы в производстве и в общественно-историческом развитии — это рефлекторные движения антропосферы, еще не ставшей полностью сознательной и разум¬ ной. Обычное неавтоматизированное произ¬ водство с зачатками планирования, современ¬ ная работа разных видов транспорта, еще недостаточно согласованных между собой, и, наконец, первые шаги по преобразованию природы — это сознательные акты; между прочим, в них заключается своего рода «са¬ мообучение» антропосферы, пытающейся посредством деятельности человека улуч¬ шить свой режим. В конце концов все произ¬ водство, весь транспорт и пр. будут почти полностью автоматизированы. И в живом существе, и в антропосфере действует одна и та же диалектика развития: творческое сознание на время овладевает стихийными, рефлекторными процессами, из¬ меняет их, начинает ими управлять, чтобы затем, доведя до оптимума, передать их ав¬ томатам. Досознательный автоматизм стихии сменяется мелочной, зачастую противоре¬ чивой и несовершенной опекой разума с тем, чтобы уступить место новому автоматизму — послесознательному. Представляется вероят¬ ным, что такие процессы, как круговорот ве¬ ществ в природе, в частности, выпадение осадков и течение рек, исторически пройдут стадию многократного искусственного регу¬ лирования и затем превратятся в функции автоматической антропосферы, которая будет обслуживать людей как некоторая машина, заведенная их предками, машина, которую нужно постоянно совершенствовать, но ко¬ торую уже нельзя остановить. Представление о разумной личности и ее поведении невозможно без рассмотрения внешней среды, без учета! существования других лиц. Такой средой, таким коллекти¬ вом для нашей организованной антропосфе¬ ры будет межпланетное, или межгалактичес¬ кое сообщество цивилизаций, в которое, по всей вероятности, вступит наша земная культура. Не подлежит сомнению, что на Земле дело связи с иными мирами будет централизовано и обитатели других планет будут узнавать волю и мнение Земли в целом. Возможно, что многим читателям наши выводы покажутся необоснованной фантас¬ тикой. Но ведь речь идет не только о совре¬ менной Земле, но и об антропосфере далеко¬ го, хотя и предвидимого будущего. С точки зрения кибернетики нет ничего фантастичес¬ кого в предположении, что поведение плане¬ ты Земля, населенной высокоорганизован¬ ным коллективом разумных существ и свя¬ занной обменом информацией с другими разумными мирами, может быть описано в какой-то мере теми же терминами и урав¬ нениями, что и поведение отдельной челове¬ ческой личности. УДК 572.022 3*
Волны моря А. Е. Зубков Одесса «Ревущие сороковые»... Большие волны в океане вызываются, как правило, циклонами. Самые опасные из них — это так называе¬ мая «толчея», когда волны набрасываются на корабль со всех сторон Что особенно поражает челове¬ ка, впервые увидевшего море — это волны; их беспрерывное дви¬ жение и разнообразные измене¬ ния. Своим ритмом и красотой волны как бы гипнотизируют чело¬ века. Кто бывал на берегу моря пли плавал на корабле, тот хоро¬ шо знает, как трудно порой отор¬ вать взгляд от этого чарующего зрелища. Если представить себе хотя бы на минуту, каким однооб¬ разным было бы вечно спокойное и неподвижное море, то мы поймем, почему волнующееся оно оказывает на человека столь сильное эстетическое воздействие. ВОЛНЫ. КАКИЕ ОНИ ? Человек всегда упорно стремился поз¬ нать тайны океана. Он проник уже в его глу¬ бины, чтобы ознакомиться с удивительным миром живых существ, их населяющих, раз¬ ведать сокровища морского дна. Необходимость познания физических, хи¬ мических и других явлений и процессов, про¬ исходящих в море, поставила перед учеными ряд важных задач. Одна из них — это из¬ учение морских волн — удивительно слож¬ ного и могущественного явления природы. --г*- 36
Волны — весьма активный динамич¬ ный фактор, воздействующий на все явления протекающие в море, и на всю производствен¬ ную деятельность человека, связанную с ним. Уже первое суденышко, на котором лю¬ ди рискнули пуститься в далекое плавание, было создано ими в тяжелой борьбе с вол¬ нами. Чтобы построить современный морской корабль, порт или любое другое гидротех¬ ническое сооружение, необходимо хорошо знать и точно учитывать действие на них волн. Морские волны, их образование и движе¬ ние являются своего рода как бы пульсом, первым дыханием, дающим начало многим другим явлениям в Мировом океане. В по¬ стоянном движении и смене форм это вечно живое море охватывает всю нашу планету. Под волнами разумеют такую форму пе¬ риодического, непрерывно меняющегося дви¬ жения, при котором воды совершают колеба¬ ния около своего положения равновесия. При этом характеризуются волны следующими элементами (или параметрами): высотой (h)— разностью уровней подошвы гребня волны; длиной (к) — горизонтальным расстоянием между двумя смежными гребнями или по¬ дошвами волны; скоростью распростра¬ нения волны (с) — расстоянием, проходи¬ мым какой-либо точкой профиля волны в единицу времени; периодом волны (т) — временем, в течение которого гребень волны проходит расстояние, равное ее длине; кру¬ тизной волны (тп = h / X) — отношением вы¬ соты волны к ее длине; фронтом волны — ли¬ нией гребня волны. Волны в море бывают различного проис¬ хождения, формы и размеров. По происхож¬ дению они подразделяются на ветровые, об¬ разующиеся под воздействием ветра; прилив¬ ные, вызванные действием приливообразую¬ щих сил Луны и Солнца; сейсмические, воз¬ никающие под влиянием подводных земле¬ трясений, геологических сбросов и изверже¬ ний вулканов; барические, обусловленные резкими изменениями атмосферного давле¬ ния; корабельные, появляющиеся вследствие движения судов в море, и другие. Наиболее распространенные — это вол¬ ны, вызываемые ветром. Они оказывают наи¬ большее влияние на режим океанов и морей, изменение берегов и на практическую де¬ ятельность людей на море. Несмотря на многовековые исследования ветровых волн, многие явления, связанные с ними, еще не полностью объяснены. Так, процессы образо¬ вания, развития и движения волн под воз¬ действием ветра, бесчисленное многообра¬ зие их форм, постоянные изменения и сла¬ женная работа до сих пор остаются очень трудной и, не решенной задачей в физике моря. Объясняется это чрезвычайной слож¬ ностью и необычайной трудностью точного наблюдения над волнами, ввиду большой изменчивости этого явления во времени и пространстве. Ученые многих стран усиленно изучают морские волны и особенно ветровые. Первы¬ ми, кто вел наблюдения за волнами, были мореплаватели, видное место среди которых занимают русские исследователи Крузен¬ штерн, Коцебу, Головнин, Беллинсгаузен, Лазарев, Макаров и др. В исследование вет¬ ровых волн большой вклад внесли также на¬ ши ученые, такие как А. Н. Крылов, Н. Е. Кочин, А. И. Некрасов, Л. Н. Сретенский, В. В. Шулейкин, Ю. М. Крылов, Л. Ф. Ти¬ тов, И. С. Бровиков и др. Большое значение для познания приро¬ ды морских волн имеют работы В. М. Мака- веева. Это он в 1937 г. впервые предложил метод исследования ветровых волн на осно¬ ве баланса их энергии. Советские ученые, кроме изучения волн в натурных условиях, располагают еще един¬ ственным в мире «штормовым бассейном», специально построенным для изучения мор¬ ских ветровых волн в лабораторных усло¬ виях. Бассейн сооружен на Южном берегу Крыма по проекту академика В. В. Шулейкина. Он имеет форму кольца, с диаметром 40 м, шириной пространства между стенками 2 м и высотой 6,2 м. До глубины 2,5—3 м бас¬ сейн заполняется морской водой. С помощью воздушного потока разной интенсивности, вызываемого мощными центробежными на¬ сосами, здесь можно создавать ветровые волны различных параметров и производить более точные наблюдения за всеми процес¬ сами их возникновения, развития, изменения и затухания. В застекленном секторе бассей¬ на волны видны непосредственно в разрезе. Бассейн помог исследователям решить много важных вопросов, связанных с разра¬ боткой теории морских ветровых волн, и по¬ зволил разработать методику прогноза вол¬ нения моря. Для исследования волн в море в настоя¬ щее время применяется сложная радиоэлект¬ ронная, фото-,кино- и другая специальная ап¬ паратура, используются корабли, самолеты, вертолеты, словом, различная техника. 37
Как же образуются волны под действием ветра и каковы их особенности? При этом прежде всего надо уяснить себе, каким обра¬ зом ветер может вызвать периодическое, рит¬ мичное движение с таким большим верти¬ кальным перемещением огромного количест¬ ва водных частиц, как распространение волн на море. Считают, что волновые движения обра¬ зуются под влиянием передачи энергии вет¬ ра водным частицам путем неравномерного давления и трения проносящегося воздуш¬ ного потока (т. е. ветра) о водную поверх¬ ность. В современной гидромеханике дока¬ зано, что если имеются две жидкости раз¬ личной плотности (в данном случае — воз¬ дух и вода), расположенные одна над другой, и одна из них движется по отношению к дру¬ гой, то на разделяющей их пограничной по¬ верхности образуются волновые движения. Каждое такое движение начинается с очень малых, так называемых капиллярных волн или волн ряби, образующихся при слабом ветре, со скоростью не более 1,3 м/сек. Наиболее трудно объяснить образование именно этих крошечных волн высотой в не¬ сколько миллиметров. Если скорость ветра не уменьшается, то рябь будет постепенно увеличиваться, так как ветер передает энер¬ гию своего движения волнам. С усилением ветра волны увеличиваются все больше и больше, распространяясь по всему простран¬ ству моря. При этом волны ряби быстрее нарастают в высоту и несколько медленнее в длину. В их возникновении важную роль играют силы поверхностного натяжения на возмущенной ветром водной поверхности. Эти волны достигают длины около 17 мм и кру¬ тизны максимум — 0,143. После этого при продолжающемся увеличении скорости вет¬ ра наступает главный этап развития ветро¬ вых волн, на котором увеличение длины вол¬ ны идет быстрее, чем увеличение их высоты; в результате крутизна уменьшается. В таком состоянии волны преобразуются в гравита¬ ционные, обладающие совершенно другими свойствами, чем капиллярные. При образо¬ вании гравитационных волн силы поверхност¬ ного натяжения преодолены и активная роль в формировании волновых явлений принад¬ лежит уже весу возбуждаемых ветром волн, т. е. силе тяжести, почему их и называют гра¬ витационными. В противоположность капиллярным, гра¬ витационные волны распространяются тем быстрее, чем больше их длина. Интересно знать, каково движение час¬ тиц воды во время волнения? Эти частицы, захваченные волновым колебательным дви¬ жением под действием ветра на водную по¬ верхность, при условии значительной глу¬ бины моря, описывают почти замкнутые кру¬ говые или эллипсовидные орбиты в верти¬ кальной плоскости, расположенной перпен¬ дикулярно фронту волны. Это движение пе¬ редается в нижележащие слои, но диаметры орбит при этом с глубиной быстро уменьша¬ ются. С увеличением глубины в арифмети¬ ческой прогрессии высота волн убывает в геометрической прогрессии. На глубине, равной длине, волны, высота волн в 512 раз меньше, чем на поверхности. Волна длиной 110 м и высотой 5 At на глубине 12 м имеет орбиту диаметром приблизительно 2,4 м, т. е. наполовину меньше, чем на поверхнос¬ ти, на глубине 37 м — 0,6 м, а на глубине 100 м — всего 2 см. Штормовое волнение на поверхности океа¬ нов и морей на глубине, равной половине длины волны и более, практически уже не ощутимо; это имеет очень важное значение для подводных кораблей. Скорость движения частиц воды по орбите зависит от высоты волны и ее периода, а высота волны, неза¬ висимо от длины и скорости распростране¬ ния, равна диаметру ее орбиты. Полный обо¬ рот отдельные частицы воды при орбитальном волновом движении совершают за время, равное периоду волны. Когда частицы воды занимают наивысшее положение на орбитах, на поверхности образуется выпуклость (вал, гребень волны), при наинизшем положении на орбитах образуется углубление (ложби¬ на, подошва волны). Английский ученый Стокс еще в прошлом веке доказал, что даже при отсутствии ветра частицы воды при волновом движении опи¬ сывают не замкнутые окружности, как счи¬ талось прежде, а своеобразные петли, напо¬ добие спирали. Это объясняется тем, что на круговое движение частиц накладывается, слабое поступательное движение их, направ¬ ленное в сторону распространения волн, а при наличии ветра, кроме этого, перенос воды в направлении распространения волны возникает еще и вследствие воздействия ветрового потока на водную поверх¬ ность. Экспериментальные исследования акад. В. В. Шулейкина также подтверждают на¬ личие поступательного движения водных час¬ тиц "в- направлении распространения волн. 38
Таким образом, движение частиц воды при волнении складывается из интенсивного ор¬ битального и небольшого поступательного движения. Как следствие этого и получается изменение профиля ветровой волны: навет¬ ренный склон ее пологий, а подветренный более крутой. Орбитальное движение последовательно расположенных частиц воды, сдвинутых на некоторый фазовый угол в начальный мо¬ мент, создает картину поступательного дви¬ жения профиля волны. При этом наблюда¬ телю при взгляде на бегущие волны кажется, что вода перемещается вместе с волной. В дей¬ ствительности же это только кажущееся пе¬ ремещение. Если пронаблюдать за каким- либо предметом, плавающим на взволнован¬ ной водной поверхности, то можно убедиться, что он не перемещается вместе с волной, а со¬ вершает движения вверх и вниз, вперед и на¬ зад. Причем, перемещение предмета происхо¬ дит немного больше вперед, чем назад, т. е. перемещается главным образом не вода, а профиль волны. Если бы перемещение фор¬ мы волны сопровождалось переносом массы воды с такой же скоростью, мореплавание стало бы практически невозможным. Понят¬ но, что за время полного оборота частиц по своей орбите, т. е. за период волны т, про¬ филь волны перемещается на расстояние, равное длине волны X. Следовательно, с = РОСТ, ФОРМИРОВАНИЕ И ИЗМЕНЕНИЕ ВЕТРОВЫХ ВОЛН Как происходит рост, формирование и изменение ветровых волн, каким образом небольшие волны под действием сильного ветра превращаются в огромные штормовые, почему наблюдается большое разнообразие форм и размеров ветровых волн, какие раз¬ меры эти волны имеют в океанах и морях, верна ли легенда о «девятом вале»? Все эти НИР *,,г * • - • Щ S -Т *- *'_ Чем выше нарастают волны, чем больше скорость их приближается к скорости ветра, тем реже наблю¬ даются более крупные гребни, так как движение во всех частях взволнованной водной массы распределяется с одинаковой скоростью 39
вопросы волнуют любого специалиста, имею¬ щего дело с морем. Современные теории и ме¬ тоды изучения морских ветровых волн: энер¬ гетический, статистический и спектральный, дают ответы на многие из них. Рост, формирование и изменение ветровых волн зависит от величины энергии, переда¬ ваемой ветром волнам, ее дальнейшего рас¬ пределения и трансформации. Акад. В. В. Шулейкину на основании энергетической теории удалось опытным путем установить, что величина энергии, передаваемой ветром волне, пропорциональна квадрату разности скоростей ветра и волны. С увеличением скорости ветра и продолжительности его действия наблюдается рост отдельных эле¬ ментов волн. Сначала они растут быстро. На гребнях появляется белая пена — ба¬ рашки, придающие морю столько привле¬ кательности. Усиливающийся ветер срывает острые гребни волн. Увеличивается при этом и скорость их распространения. Чем ближе скорость волн к скорости ветра, тем слабее давление ветра на наветренный склон волны, а следовательно, и количество энергии, пере¬ даваемое от него волнам. Отношение скорости волн к скоростиветраназывают возрастомвол- ны. Особенно быстро высота волны растет до отношения скорости волны к скорости ветра, равного не более 0,5; при большем значении рост волн резко замедляется, а при отноше¬ нии, близком к единице, прекращается вовсе. Начиная с отношения, равного единице и более, высота и крутизна волн уменьшается, а длина, период и скорость волн увеличива¬ ется. При этом воздействие ветра на волны прекращается и волны распространяются как свободные в виде зыби. При длительно дующем сильном ветре процесс формирования волн усложняется: в этом случае происходит наложение более молодых волн на старые, достигшие полного развития. При значительном ослаблении или прекращении ветра молодые волны быстро затухают, а старые превращаются в зыбь. Установлено, что высота волны возрастает пропорционально первой степени времени действия ветра, а длина при этом увеличива¬ ется пропорционально степени, большей еди¬ ницы. Следовательно, с течением времени действия данного ветра, высота у образую¬ щихся волн растет медленнее, чем их длина. Но этот рост волн при длительности дейст¬ вия ветра данной силы происходит до опре¬ деленных своих максимальных значений, после чего рост волн прекращается сколь¬ ко бы ни дул ветер (приток энергии от ветра воде и рассеяние ее уравнива¬ ются). Элементы волн и изменения их величин зависят от ряда факторов: скорости ветра, продолжительности его действия, длины раз¬ гона волны, изменения направления и ско¬ рости ветра, глубины водоема. Длина разгона волн — расстояние, на котором ветер данного направления воздей¬ ствует на волны. Она зависит от условий по¬ годы и величины водного района, где ветер может увеличить размеры волн. Вследствие этого максимальное для данной скорости вет¬ ра волнение будет происходить только тог¬ да, когда длина разгона и время действия ветра достаточны и не ограничивают разви¬ тия волнения. По этой причине, если разме¬ ры и формы водоема такие, что при любых погодных условиях разгон ветра не охваты¬ вает все водное пространство, ветровые вол¬ ны могут либо достичь наибольших своих размеров, либо превратиться в зыбь, прохо¬ дя большие расстояния, пока не достигнут берегов. Такое явление часто наблюдается в океанах. Наблюдения показывают, что изменения направления ветра более чем на 45° при од¬ новременном изменении его скорости приво¬ дят к замедлению в развитии старых ветро¬ вых волн и возникновению новой системы волн. Вначале эта система интерферирует с прежней системой, а затем происходит интенсивное развитие новой системы волн. ЭНЕРГИЯ И ФОРМА ВОЛН Энергия ветровых волн огромна. Состоит она на половину из кинетической энергии, возникающей в результате движения водных частиц по их орбитам, и на половину из по¬ тенциальной — вследствие подъема этих час¬ тиц над уровнем спокойного моря. Полная энергия волн в каждый момент времени пропорциональна квадрату их вы¬ соты и первой степени длины. Энергия ветра, расходуемая в основном на увеличение вы¬ соты волн, пропорциональна скорости нарас¬ тания их высоты. Эта энергия расходуется на преодоление сил внутреннего трения в воде, возрастающего при увеличении высоты волн. Постепенно эти потери увеличиваются все больше и больше, а скорость нарастания высоты волн постепенно уменьшается. Наи¬ большая высота волн, возможная при данной скорости ветра, зависит от энергии ветра, 40
которая при передаче волнам, полностью расходуется на преодоление сил внутренне¬ го трения в воде и на энергию переноса, за¬ трачиваемую на самое волновое возмущение. Передаваемая энергия пропорциональна ква¬ драту разности между скоростью ветра и скоростью распространения волн, высотой и крутизной волн. Установленные различные соотношения в особенностях волновых процессов и явле¬ ний позволили построить диаграммы, удоб¬ ные для практического расчета размеров волн по заданной скорости ветра, времени его действия на волны и по величине их раз¬ гона. Волны ряби по форме имеют двухмерный характер, в виде бегущих друг за другом вытянутых правильными параллельными ря¬ дами гребней. Ветровые же, гравитационные волны чаще всего имеют неправильный трех¬ мерный характер и состоят из отдельных «бугров», «холмов» и «впадин», располагаю¬ щихся как бы в шахматном порядке. Объяс¬ няется это тем, что на первых этапах разви¬ тия волн высота их быстрее всего нарастает на тех участках первоначально правильного волнового фронта, на которых возникли случайные отдельные возвышения над сред¬ ним уровнем гребня. Нарастание задержива¬ ется там, где случайно произошло понижение гребня по сравнению со средней его высотой. Эти обстоятельства приводят к неустойчи¬ вости волнового движения, т. е. разбивают ряды волн на отдельные «холмы» и одновре¬ менно делают высоты волн, движущихся одна вслед за другой, различными. «ДЕВЯТЬЮ ВАЛ» При первом взгляде на волнующееся мо¬ ре поверхность его кажется однообразной, волны движутся бесконечной вереницей, сме¬ няя одна другую. Но если присмотреться более внимательно, то легко заметить, что это однообразие только кажущееся. Ветер, как известно, дует всегда отдель¬ ными порывами, различной продолжитель¬ ности, силы и направления, причем сами частицы воздуха с большой скоростью совер¬ шают турбулентное движение. При этом так¬ же и по ширине на небольшом расстоянии скорость и направление ветра различны. Все эти особенности ветра в основном и создают сложность и разнообразие в условиях обра¬ зования морских ветровых волн. Вследствие этого на одном и том же участке моря возни¬ кают волны разных направлений и разных размеров по высоте и длине. По этой же при¬ чине на поверхности крупных волн ветер образует новые небольшие короткие волны. Более длинные волны распространяются быстрее, чем волны короткие. Догоняя корот¬ кие, длинные волны интерферируют с ними и создают среди сильного волнения либоучастки сравнительно спокойного моря, либо, наобо¬ рот, очень высокие одиночные волны или группы высоких волн. Причем такие одиноч¬ ные волны или группы высоких волн, как установлено многочисленными наблюдения¬ ми, образуются без к а к о й-л ибо строгой определенной си¬ стемы периодичности их повторения, в результате интерферен¬ ции одних волн с другими. Несколько волн подряд имеют примерно одинако¬ вые периоды и размеры, затем появля¬ ется волна большего размера, образован¬ ная в результате интерференции двух-трех и более различных волн, а далее следует не¬ сколько совершенно неправильных меньших волн и снова одна или несколько почти оди¬ наковых больших волн. Отсюда и зароди¬ лась легенда о «девятом вале». В основе ее лежит народное поверье, будто во время шторма на море девятый вал бывает сильнее и опаснее других волн. В действительности же это совершенно не так. Для изучения сложного ветрового волне¬ ния была выдвинута статистическая^, тео¬ рия волн, которая рассматривает взволно¬ ванную поверхность моря как статистиче¬ скую совокупность случайных по разме¬ рам величин волн. Эта теория позволяет получить среднее и экстремальные значе¬ ния элементов волн, связь между ними, а также вероятность повторения воль опре¬ деленных размеров при данной силе ветра. СПЕКТРАЛЬНЫЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ Современная наука рассматривает вет¬ ровые волны как турбулентные пульсации поверхности моря под действием ветра, со¬ стоящие из широкого спектра неправильных и нерегулярных волн, элементы которых варьируют в больших пределах. Иначе го¬ воря, ветровые волны на поверхности моря отнюдь не такое строго периодическое яв¬ ление, каким считаются волны в физичес¬ ком их понимании. Поэтому в последнее время большое вни¬ мание уделяется изучению спектральной структуры морских ветровых волн — ново¬ 41
му направлению в изучении морских волн. Спектральный метод изучения волнения рас¬ сматривает его как случайный процесс, при котором поверхность моря представляется в виде суммы элементарных гармонических волн различной амплитуды, частоты и случай¬ ных фаз. Реальные профили волн в море не похожи ни на синусоиды, ни на трохоиды. Но для удобства возможности их матема¬ тической обработки ученые представляют морские волны в виде синусоид и трохоид. В отличие от статистической теории спект¬ ральная позволяет представить волнение в форме непрерывного физического процесса, что очень важно для правильного понима¬ ния природы явлений, связанных с ветро¬ вым волнением моря. Спектральная теория дает возможность получить более близкие к натуре результаты наблюдений и понять, как формируются волновые поля в конкрет¬ ных физико-географических условиях. Главная задача спектральной теории со¬ стоит в установлении закона распределения энергии и параметров между элементар¬ ными составляющими отдельных синусои¬ дальных волн в зависимости от силы и на¬ правления ветра, длины разгона волн, глу¬ бины моря и других факторов. ЦИКЛОНЫ и волны Большие волны на океанах и морях, как правило, вызываются штормовыми ветрами (скорость ветра более 16 м/сек), возникаю¬ щих обычно в циклонах. Формы и размеры, а также характер движения и глубина цикло¬ нов, влияют на вид, величину и другие осо¬ бенности ветровых волн. Воздух, переме¬ щается от области высокого давления (пери¬ ферии циклона) к низкому давлению в центре циклона. Ветер в области циклона (если смотреть сверху), движется по спирали, закрученной в Северном полушарии про¬ тив движения часовой стрелки, а в Юж¬ ном — наоборот. Поэтому в различных ча¬ стях всей области циклона, дующие здесь ветры различных направлений и скоростей, вызывают и разного направления и раз¬ меров волны, которые, распространяясь даль¬ ше и встречаясь, действуют друг на друга. Идущие с разных сторон волны перекре¬ щиваются, хотя обычно одна какая-либо их система господствует. Чем ближе к центру циклона, тем хаотичней становится движение волн. Самая неистовая форма этого хаоса — «толчея» —в центральном районе тропических и глубоких обычных циклонов, представляющая большую опас¬ ность для кораблей, так как] волны здесь «наскакивают» на корабль со всех сторон. Во время сильного шторма в океане и на глубоких морях высокие пологие холмы волн, подкатываются к судну, вздымают его до самой вершины гребня волны и затем скатывают вниз в темную долину ложбины волны так стремительно, что кажется па¬ луба «уходит» из-под ног. Шипя, срывают¬ ся вниз белые гребни и ветер несет туман мелких брызг. Иногда то там, то тут выра¬ стают отдельные грозные великаны, ста¬ новятся все выше и наконец обрушиваются на палубу, рассыпая клочья пены. Размеры ветровых волн, при ветрах раз¬ личной силы колеблются в больших пре¬ делах. Рост волн, как было уже сказано, зависит не только от скорости и продолжи¬ тельности действия ветра, но в значитель¬ ной мере и от длины пути его и от свободного пространства моря (от величины свободного пробега волн). Направление пути циклона и скорость его движения имеют в этом слу¬ чае решающее влияние. Если путь кривой и скорость перемещения циклона большая, то ветер не может достаточно продолжи¬ тельно действовать в одном направлении, чтобы образовать движущиеся по прямому пути волны и дать им соответствующие мак¬ симальные размеры. Когда же циклон пере¬ мещается почти по прямому пути и с не¬ большой или умеренной скоростью над об¬ ширным морским пространством, тогда ве¬ тер в циклоне дает волнам преобладающего направления громадную сумму энергии, на¬ капливающуюся в этом случае за более про¬ должительное время действия ветра. При этом волны усиливают друг друга, энергия их нарастает, возникают все большие коле¬ бания водных масс не только в высоту, но и в горизонтальных направлениях. Вследствие этого в море можно наблю¬ дать самые разнообразные соотношения вет¬ ра и волн. То при огромной силе ветра на~ блюдаются -лишь сравнительно небольшие волны, то колоссальные могучие валы ка¬ тятся при ветре, не очень сильном и, на¬ конец, и ветер и волны могут достигать одно¬ временно своего максимума. При сравни¬ тельно быстром нарастании скорости ветра и медленно увеличивающейся скорости рас¬ пространения волны орбитальные движения частиц воды в верхней части волн имеют большую скорость, чем в нижней, и тем болВШую, чем больше становится их высо¬ 42
Высокие пологие холмы волн подкатываются к судну, вздымают его до самой вершины гребня и затем стремительно скатывают вниз, в ложбину волны та. Движение нижних частиц будет отста¬ вать от верхних и тогда все нарастающий гребень волны обрушится вперед, покры¬ вая море длинными полосами белой пены. Такие волны, двигая с колоссальной силой громадные массы воды, могут наносить опасные повреждения даже и самым боль¬ шим океанским судам, а подчас и топить их. Скорость быстроходных пассажирских лай¬ неров падает с 20—30 до 10 и даже 5 узлов. Чем выше нарастают волны во время шторма, чем больше скорость их прибли¬ жается к скорости ветра, тем реже наблю¬ даются более крупные гребни, так как дви¬ жение во всех частях взволнованной водной массы в этом случае распределяется с при¬ близительно одинаковой скоростью. Но при жестоких штормах и ураганах у са¬ мых высоких волн снова образуются греб¬ ни, достигающие гигантской величины. С шумом низвергаются они вниз и море сплошь кипит в белой пене. Во время ура¬ гана водной поверхности совершенно не видно, над клокочущим, белым от пены морем, носится водяная пыль. Таково со¬ стояние поверхности моря при 9 баллах. Энергия волн на глубокой воде пере¬ дается в направлении их движения со ско¬ ростью, равной лишь половине скорости распространения волны. Именно поэтому групповая скорость распространения волн равна половине скорости распространения отдельной волны в этой группе за счет то¬ го, что каждая первая волна в группе рас¬ ходует свою энергию на возбуждение сле¬ дующих волновых колебаний и поэтому быстро угасает. В каждой группе одна вол¬ на в середине имеет наибольшую амплитуду (высоту), в то время как волны впереди и позади этой наибольшей волны имеют мень¬ шие амплитуды, убывающие почти до нуля к краям группы. На глубокой воде волны теряют энер¬ гию при разрушении гребней и превраще¬ нии их в буруны, а также когда появляется слагающая ветра с направлением, противо¬ положным направлению распространения волн., Часть энергии расходуется на прео¬ 43
доление внутреннего трения (вязкости), ко¬ торое существует между массами воды, дви¬ гающимися одна относительно другой. Так, например, мед или патока — очень вязкие вещества, и в них довольно трудно вос¬ произвести волновое движение. А вязкость воды очень мала, поэтому волны моря, прежде чем исчезнуть, проходят значи¬ тельные расстояния. Штормовое волнение в период нараста¬ ния волн всегда отличается беспорядочно¬ стью. Когда оно достигает наибольшей силы, волны становятся длиннее; одновременно увеличивается протяженность самих греб¬ ней (фронт волны) и волнение от трехмер¬ ного приближается к двухмерному. При трехмерном волнении протяженность ложбин между гребнями, расположенными на одной линии, превышают длину самих гребней в 3—5 раз. Длина же гребней составляет не¬ сколько десятков метров, в то время как при двухмерном волнении она увеличивается до сотен метров и имеет протяженность, рав¬ ную или большую длины волны. В океане наблюдались волны зыби, длина гребня ко¬ торых достигала 800—1000 м. МОЩНОСТЬ И СИЛА УДАРА ВОЛН Самые большие по размерам ветровые волны отмечаются в водах Антарктики (Юж¬ ном океане) в сороковых и пятидесятых ши¬ ротах, где господствуют штормовые и ура¬ ганные ветры и океан охватывает наиболь¬ шие свободные от суши пространства. Здесь во время Первой советской морской антарк¬ тической экспедиции на дизель-электроходе «Обь» 30 марта 1956 г., несколько севернее островов Баллени, с помощью стереофо¬ тосъемки была зарегистрирована одна из наи¬ больших из когда-либо наблюдавшихся на море высота волны, равная 26 м. Чаще всего в океанах во время шторма максимальные волны достигают высоты 10— 12 м, а на морях 6—8 м. Океанские волны имеют обычно длину 150—180 м, период около 12 сек. и скорость распространения 15 м/сек. Как показывают наблюдения, обыч¬ но максимальные по высоте волны наблю¬ даются при средней длине для данного вол¬ нения. Волны высотой около 8 м на протяжении 1 At по фронту развивают мощность 730 л. с. Этим объясняется разрушительное дейст¬ вие волн на скалы и искусственные сооруже¬ ния (молы, волноломы, суда, севшие на мель, и т. п.). Сила удара штормовых волн достигает до 30 т/м2 и более. О стихийной мощи морских волн можно судить хотя бы по следующим примерам. Во французском порту Шербуре волны однажды перебросили камни весом 3,5 т через стену высотой 6 At. В Амстердамском порту 20-тонный бетонный блок был поднят волной на высоту 3,7 At и сброшен на пирс, возвышающийся на 1,5 At над уровнем моря. На волнорезе Вик в Шотландии была сдви¬ нута и разбита стена из камней, железа и бетона весом 1350 т. На Черном море, близ Симеиза, во время январского шторма в 1931 г. волнами была разбита на три ча¬ сти монолитная скала «Монах», простояв¬ шая тысячелетия. В Новороссийском и Одес¬ ском портах волнами были сброшены в море бетонные блоки весом 20—40 т, а в порту Сочи бетонные массивы в 100 т, стоявшие на молу. На Средиземном море в Алжирском порту в марте 1934 г. во время сильного шторма волнами был полностью разрушен огромный мол длиной в несколько сот мет¬ ров. Когда шторм ослабевает, волнение долго не может еще упокоиться, пока не израс¬ ходуется вся накопившаяся в нем энергия. Волны при этом становятся более округлыми и как бы маслянистыми. Зыбь, а при штиле— мертвая зыбь — отзвук замирающих вдали «аккордов» прошедшего шторма. После шу¬ ма и грохота наступает тишина: беззвучно поднимаются и опускаются пологие гро¬ мады волн, появляются, вырастая из кажу¬ щейся глади, подкатываются беспрерыв¬ ной и правильной чередой к судну, под¬ нимают его, лениво облизывая борта, и исчезают вдали. Мертвая зыбь после силь¬ ных и долгих ветров, сохраняя в себе еще большие запасы энергии, может распростра¬ няться и далеко за пределы пронесшегося ветра, за тысячи километров. Туда, где еще тихо, море спокойно, светит солнце и ат¬ мосферное давление не начало падать. ВОЛНЫ ПРИБРЕЖНОЙ ЗОНЫ Возникшее далеко в открытом океане или в море сильное волнение распространяется до самых берегов и вызывает здесь новые явления — прибой и некоторые другие. Под¬ ходя у берега к глубинам, меньшим, чем их собственная длина, морские волны прежде чем израсходовать свою энергию при тре¬ нии сгдно и в процессе все увеличивающихся 44
при этом турбулентных движений водных частиц, значительно изменяются по форме, размерам и свойствам. В гидродинамике тео¬ рия волн прибрежной зоны — одна из са¬ мых сложных и спорных. В этой зоне форма профиля волны и раз¬ меры ее элементов подвергаются большому изменению. Орбиты движения водных ча¬ стиц из круговых превращаются в овальные. При движении по овальным орбитам в ниж¬ ней части (впадина волны) происходит еще более замедленное движение частиц по срав¬ нению с верхней (гребень волны), чем это наблюдается при движении по круговым орбитам на глубокой воде. Вследствие неравномерного движения частиц гребень волны как бы догоняет предыдущую впади¬ ну, в результате чего волны теряют свою симметричность. Передний склон волны де¬ лается все круче, а впадина более пологой. Высокие волны при этом уменьшаются по высоте, а низкие увеличиваются. По мере продвижения по всей мелководной зоне вплоть до области разрушения волн проис¬ ходит изменение соотношения между высо¬ той гребня и высотой волны. На глубо¬ кой воде высота гребня равна пример¬ но половине общей высоты. В прибреж¬ ной зоне гребни волн значительно круче, а подошвы положе, чем на глубине. Это при¬ водит к тому, что высота гребня по отно¬ шению к общей высоте волны увеличивает¬ ся по мере подхода к берегу. На мелководье длина и скорость волны уменьшаются, а длина гребней волны увели¬ чивается. Период волны при его прохожде¬ нии на мелководье мало изменяется и прак¬ тически обычно считается неизменным. В прибрежной зоне наблюдается также и рефракция волн, т. е. изменяется направ¬ ление движения фронта волны. Объясняется это тем, что волны на небольших глубинах имеют меньшую скорость распространения, чем на больших глубинах. Вследствие этого часть длинного гребня волны, находящегося ближе к берегу, отстает от более глубин¬ ной его части. По этой причине часто мож¬ но видеть, как волны, движущиеся вдали от берега перпендикулярно к нему, при выходе на мелководье резко изменяют свое на- направление и движутся уже своим фрон¬ том на берег. Когда деформированная волна выходит на критические глубины, равные 2—1,5 ее высоты, начинается полное ее разрушение. Состоит оно в том, что передний склон греб¬ ня волны вздымается стеной, а затем, поте¬ ряв под собой основание, в результате тре¬ ния о дно в нижних своих частях, опроки¬ дывается, или как говорят, волны «забуру- ниваются», массы воды разрушенной та¬ ким образом волны устремляются на берег, образуя £ону прибойного потока. Выход волн на мелководье и их разру¬ шение у берега связано с тремя грозными явлениями,— прибоем, бурунами, взбросом. Когда волна подходит к отмели у берега и начинает разрушаться, то это и есть при¬ бой. С непрерывным гулом движутся безоста¬ новочно к пологому берегу легионы волн морского прибоя. Их ряды, образующие двухмерные волны, обычно правильны и стройны. Поэтому в таких местах и можно заниматься одним из интереснейших, но од¬ новременно и очень сложных видов спор¬ та — катаньем на доске в прибое (сёрфинг), основанном на использовании особенностей поведения волн у отлогих берегов. Формы волн прибоя зависят от очертаний берега, на котором они разрушаются, а так¬ же от его уклона и характера дна. Во время прибоя большие массы воды переносятся в сторону берега, часть воды при этом сте¬ кает в море в виде придонного течения. Кроме того, если волны прибоя набегают косо на берег, возникает еще так называе¬ мое «вдольбереговое» течение, которое на отдельных участках побережья накапли¬ вает большие массы воды и затем в виде очень сильных разрывных течений прорывается и направляется в сторону моря. Это пред¬ ставляет большую опасность для пловцов. При небольшом прибое волны с тихим шелестом набегают на берег, рассыпаются на сверкающие пузырьки белой пены и отбе¬ гают назад. Но если зыбь усиливается, тогда волны разрушаются не у самого берега, а вдали от него, на глубине, отвечающей их высоте и длине. Интенсивное разрушение волн на некотором расстоянии от берега называется бурунами. Особенно заметно это наблюдается при наличии подводных или надводных каменных гряд или отмелей, валу¬ нов и других резких изменений в неровно¬ стях дна. Если штормовые волны достигают на глубокой воде высоты 4—6 м, то на мелко¬ водье у берега они вызывают прибой высо¬ той от 5 до 7 м, особенно когда гребни волн движутся параллельно берегу. Если же волны бегут под углом к берегу, то под влиянием рефракции, высота прибоя часто 45
уменьшается. На океанских побережьях в штормовую погоду прибой нередко дости¬ гает 6—11 м в высоту. У скалистых берегов, молов, ограждаю¬ щих гавани, или у высоких башен маяков и других гидротехнических сооружений, ко¬ торые недалеко от уреза воды образуют вер¬ тикальную стенку, при волнении возникают взбросы волн. При штормовом волнении и сильной зыби взбросы могут достигать вы¬ соты нескольких десятков метров. Они уст¬ ремляются вверх со скоростью 60—70 м/сек. У берегов Англии волны при взбросе од¬ нажды сорвали колокол, висевший на мая¬ ке Бишопс-Рок на высоте 30 м над уровнем моря. На о-ве Вист, в архипелаге Шот¬ ландских островов, волны разбили фонарь маяка на высоте 60 м. У черноморских берегов Кавказа взбросы волн достигают 50 м высоты. При обрушивании взброса, массы воды ударяются о дно и разрушают его. Взбросы поэтому представляют боль¬ шую опасность для портовых и других мор¬ ских гидротехнических сооружений. Прибойные волны силой удара разру¬ шают не только портовые сооружения и при¬ брежные скалы. Они размывают глинистые и песчаные берега, основания гидротехни¬ ческих сооружений и в то же время намы¬ вают косы, мели и заносят гавани илом и песком, создавая вдоль и поперек берегов миграцию наносов (песка, гальки). Действие волн на берега зависит от элемен¬ тов волн, т. е. их высоты, длины, периода, направления распространения и других ха¬ рактеристик. Оно также зависит и от про¬ филя и строения дна, а также конфигурации берегов. Так, например, на побережье Чер¬ ного и Азовского морей во многих местах волны сильно разрушают берега, часто уг¬ рожая безопасности парков, здравниц и многих других весьма ценных построек и даже сохранности железных и автомобиль¬ ных дорог, проходящих по самому берегу. Для того чтобы предохранить побережье от разрушения, приходится строить волно¬ ломы, дамбы и другие дорогостоящие спе¬ циальные берегозащитные гидротехнические сооружения из тяжелых бетонных блоков п массивов, принимающие на себя главный удар набегающих волн. Когда утихает шторм, море кажется осо¬ бенно гладким, таким прекрасным в своем безмолвии. Оно сверкает под солнцем и не верится, что только недавно оно несло в себе смертельную опасность для каждого, кто попал бы в его пучины. Но есть немало мест у берегов Мирового океана, где волнение никогда не утихает. Вечно шумит, вечно плещет здесь прибой в белом молочном поясе пены, и бегут, бегут нескончаемые волны... С самых давних пор бушующая стихия пугала и подавляла человека, заставляя его чувствовать себя слабым и ничтожным. Но чем дальше развивается наука, чем глубже проникает она в тайники природы, тем сильнее чувствует себя человек в борьбе с грозной стихией — ведь теперь в его руках знание и умение противостоять слепым ее силам. И чем больше мы будем знать о море, чем полнее изучим его законы, тем легче бу¬ дет подчинить их воле человека. Впереди у океанологии — большое будущее! УДК 621.3.018.7 Ю. В. Горюнов, Н. В. Перцев, Б. Д. Сумм ЭФФЕКТ РЕБИНДЕРА Изд-во «Наука», 1966, 128 стр., ц. 37 коп. Развитие ракетпой и ядерной техники, самолетостроения, хи¬ мического машиностроения и других отраслей немыслимо без высокопрочных материалов. В науке о прочности сделан значи¬ тельный шаг вперед. В связи с проблемой прочно¬ сти очень важное значение имеет изучение физико-химических процессов, происходящих на поверхности твердых тел. По¬ верхностно-активные вещества разрушают детали машин, преж¬ девременно выводят из строп конструкции. Однако такие веще¬ ства не только враги прочности, они — ценные помощники во многих производственных про¬ цессах. Адсорбционное пониже¬ ние прочности твердых тел при¬ нято называть эффектом Ребпн- дера по имени акад. П. А. Ребин- дера. О вредном и полезном дей¬ ствии поверхностно-активных ве¬ ществ и рассказывает эта книга. Написана она достаточно попу¬ лярно п представляет несомнен¬ ный интерес для широкого кру¬ га читателей. 46
ВРАЩЕНИЕ ЗЕМЛИ И МОРСКИЕ ТЕЧЕНИЯ О. И. Мамаев Кандидат географических наук Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова Теоретическое понимание того факта, что вращение Земли оказывает решаю¬ щее влияние на морские течения, было достигнуто, как вто ни странно, сравнительно недавно — в начале нашего века. В основу современной теории морскиц течений легли труды выдающихся скандинавских геофизиков Виль¬ гельма Бьеркнеса и Вальфрида Экмана. НЕМНОГО О СИЛЕ КОРИОЛИСА Из механики известно, что на материаль¬ ную частицу, движущуюся в плоскости вращения, действует так называемая откло¬ няющая сила, или сила К о р и о л и- са1. Не будучи в равновесии с какими-либо другими силами, она стремится повернуть движущиеся частицы воды вправо в Север¬ ном полушарии и влево в Южном (так назы¬ ваемое «правило Ферреля»). В этом случае, если модуль скорости течения и, следователь¬ но, сила Кориолиса остаются постоянными, возникает круговое движение (в горизонталь¬ ной плоскости). Важно уяснить себе, что такое круговое движение есть единственный возможный тип при отсутствии других дей¬ ствующих сил: место последних занимает возникающая в круговом движении центро¬ бежная сила, которая и уравновешивает силу Кориолиса в равномерном вращатель¬ ном движении. Движение такого типа носит название инерционного тече¬ ния. Величина радиуса круга инерции равна _ V Т ~ 2ш sin ф ’ а период обращения по кругу инерции ра¬ вен половине маятниковых суток. Весьма интересно и важно, как это мы сейчас увидим, оценить величину радиуса круга инерции. Пусть V = 100 см/сек (очень значительная величина для скорости мор¬ 1 См. например, о силе Корполиса в «Фейнма- новскпх лекциях по физике», выи. II. ского течения) и ср = 30°. Тогда радиус бу¬ дет равен 13,7 км. Мы видим, что эта вели¬ чина, даже при весьма высокой скорости морского течения, достаточно мала по срав¬ нению с наблюдаемыми в природе масшта¬ бами течений и радиусами их кривизны. Действительно, морские течения следуют «по прямой» на сотни и тысячи миль, и сила Кориолиса вовсе не отклоняет их, как дол¬ жна была бы, вправо или влево, в зависимо¬ сти от полушария. Это объясняется тем, что она находится в равновесии с некоторыми другими внешними и внутренними силами. Важнейшие из них, принимающие участие в формировании постоянных морских тече¬ ний,— это трение ветра о поверхность моря, внутреннее трение между слоями жидкости и, наконец, давление, точнее — его гори¬ зонтальная составляющая. На изучении взаимодействия этих сил с силой Кориоли¬ са в основном и построена современная тео- рия^морских течений. ^ЗНАМЕНИТАЯ СПИРАЛЬ ЭКМАНА Представим себе вертикальный столб во¬ ды, вырезанный в неподвижной жидкости в Северном полушарии. Благодаря враще¬ нию Земли он будет вращаться как единое целое, в направлении против часовой стрел¬ ки. Теперь вообразим, что через этот зафик¬ сированный в пространстве столб протекает вода в виде плоско-параллельных тонких слоев, расположенных на разных уровнях. Пусть количество движения подобного пото¬ ка передается сверху вниз при помощи внут¬ реннего трения, вполне аналогичного тре¬ 47
нию между отдельными тонкими пластина¬ ми, сложенными в штабель (сравнение при¬ надлежит Экману). Источником этого ко¬ личества движения служит трение ветра о поверхность моря, передающее энергию движения атмосферы океану. Тогда можно утверждать, что благодаря действию внут¬ реннего трения между слоями воды часть кинетической энергии течения будет рас¬ сеиваться, затрачиваясь на преодоление сопротивления этих слоев, и в результате скорость движения отдельных слоев будет уменьшаться сверху вниз. В теоретических целях удобно полагать, что скорость тече¬ ния асимптотически затухает на бесконечно большой глубине. Кроме того, отдельные слои жидкости, приведенные в движение и лежащие на ббль- шей глубине, будут отставать в своем вра¬ щении в положительном направлении (про¬ тив часовой стрелки) от слоев, лежащих на меньшей глубине и обладающих большой горизонтальной скоростью — опять-таки в силу действия трения, вызывающего подоб¬ ного рода запаздывание. Получается, что столб воды, через который протекает вода в виде тонких слоев, вращается уже не как единое целое, а подвержен действию момен¬ та кручения. В результате вектор скорости течения с глубиной уменьшается по величине и при этом поворачивается в Северном полушарии Рис. 1. Спираль Экмана 48 вправо: если эти векторы откладывать от одной вертикальной оси, то их концы опи¬ шут в пространстве кривую, которая станет с глубиной закручиваться по часовой стрел¬ ке. Что же это за кривая? На этот вопрос отвечает созданная Экманом теория чисто дрейфовых течений, воз¬ никающих под действием лишь двух сил — силы внутреннего трения и силы Кориолиса. Теория эта достаточно сложна. Основной ее вывод сводится к тому, что скорость чисто дрейфового установившегося течения на по¬ верхности моря составляет угол 45° с на¬ правлением вызвавшего его ветра. Подобное заключение кажется несколько неожидан¬ ным и даже парадоксальным. В самом деле, почему между направлениями ветра и тече¬ ния должен существовать разрыв, причем именно в сорок пять градусов? Однако это факт. Более того, такой вывод родился рань¬ ше теории и принадлежит Фритьофу Нан¬ сену. Великий норвежский ученый во время дрейфа «Фрама» (1893—1896 гг.) отметил, что льды движутся под углом от 20 до 40° вправо от направления ветра и первый при¬ писал это отклоняющему действию враще ния Земли. Именно по инициативе Нансе¬ на Экман, тогда совсем молодой геофизик, предпринял математическое исследование вопроса, подтвердившее замечательную ги¬ потезу. Здесь уместно привести один пример. При подходе научно-исследовательского суд¬ на «Михаил Ломоносов» к Бермудским остро¬ вам 20 августа 1960 г. автор этой статьи на¬ блюдал длинные полосы саргассовых водо¬ рослей, вытянутых под углом в 45° к гребням молодых волн. Притопленные водоросли вы¬ тягивались в направлении течения, в то вре¬ мя как направление распространения волн совпадало с направлением ветра. Отклонение течения от направления силы каса¬ тельного напряжения происходит не только на по¬ верхности моря, но и на любой глубине. Формула, выражающая основной вывод экмановской теории чисто дрейфовых течений имеет вид —z V2=V0e D ". Здесь Vz — скорость течения на любой глубине z, V0 — скорость на поверхности моря, a D — так называемая «глубииа трения». Эта формула выражает пространственную логарифмическую спи¬ раль (рис. 1). Она окаймляет концы стрелок, нане¬ сенных через равные интервалы глубины (0,1 D), асимптотически «закручиваясь» вокруг вертикаль¬ ной оси с увеличением глубины. Это и есть широко известная в геофизике спираль Экмана, иллюстрирующая одно из важнейших достижений
теории не только морских но и воздушных течений. Из формулы видно, что на глубине D,Vd = V0e~n = = 0,043 Vo, т. е. скорость течения составляет всего около 4% от поверхностной скорости; кроме того, течение на этой глубине противоположно по на¬ правлению поверхностному1. Именно в пределах «слоя трения» располагается основной поток чисто дрейфового течения, а на глу¬ бинах, больших D, его можно считать исчезающе малым. Из теории следует, что чисто дрейфовые течения охватывают лишь самый верхний слой океана — своеобразную тонкую припо¬ верхностную его пленку. Правда, толщина этого слоя увеличивается с усилением ско¬ рости ветра, однако уменьшается с возра¬ станием географической широты. Чисто дрейфовые течения наблюдаются в среднем на глубинах до 200 м в низких широтах (по¬ рядка 10°) и до 50 м на широте 50°. Какие же течения господствуют в основ¬ ной толще вод Мирового океана? ОКЕАН ГЕОСТРОФИЧЕН При рассмотрении основных положений экмановской теории мы предполагали, что поверхность моря и внутренние поверхности равного давления горизонтальны и что вода всюду однородна. Понятно, что при этом в море не может возникнуть никаких иных сил,(кроме силы трения. Однако такие усло¬ вия весьма идеализированы. Уровень океа¬ на никогда не бывает горизонтальным, особенно у берегов, где наиболее ярко про¬ являются сгонно-нагонные явления. Кроме того, высота уровня меняется в зависимости от плотности морской воды, повышаясь в более теплых и менее соленых, следователь¬ но, менее плотных водах. Появление наклонов уровня связано с возникновением новой для нас силы — го¬ ризонтального градиента давления, уравновешивающего силу Кориолиса. Такое равновесие называется геострофически м. Вертикальный же градиент давления уравновешивается силой тяжести (гидростатическое равновес ие). Рассмотрим' прямолинейное установившееся течение в Северном полушарии. Пусть через это течение сделан поперечный океанологический раз¬ 1 Как правило, развитие динамической метео¬ рологии всегда несколько опережало развитие ди¬ намической океанологии. Однако, фигурально вы¬ ражаясь, спираль Экмаыа «родилась в море». Для атмосферы она имеет несколько иной вид. 4 Природа, М 3 рез, изображенный на рис. 2 таким образом, что те¬ чение направлено от нас к чертежу. На частицу гп с единичной массой, расположенную на поверхности моря, где скорость течения равна V действует сила Кориолиса К, равная 2a>V Sin <р и сила тяжести g. Понятно, что поскольку разрез перпендикулярен к направлению течения и поэтому движения в плос¬ кости разреза нет, силой трения мы можем пренеб¬ речь. Равнодействующая силы Кориолиса и силы тяжести должна уравновешиваться силой давления Р, направленной из области бблыпего в область меньшего давления, т. е. вверх. Эта сила, по свой¬ ству всякой жидкости, всегда перпендикулярна к ее свободной поверхности; следовательно, уровень моря АВ наклонен и, кроме того, является поверхностью равного давления или изобари¬ ческой поверхностью. Этот наклон уровня п вызывает появление горизонтального градиента давления G. Если на какой-нибудь глубинной изо¬ барической поверхности MN течения нет (а в океане течение в общем случае затухает от поверхности моря вглубь), то она горизонтальна. За счет каких условий расстояния AM и BN (см. рис. 2) между двумя поверхностя¬ ми равного давления могут быть неравны? Очевидно, за счет неоднородности морской воды: вода на вертикали AM должна в сред¬ нем иметь большую плотность, чем вода на вертикали BN; таким образом, появление наклонов уровня в неоднородном по плот¬ ности море сопровождается соответствую¬ щим перераспределением вод или, как гово¬ рят океанологи, приспособлением поля масс к полю скоростей течения. Это соответствие Рис. 2. Схема геострофического равновесия 49
выражается одной из важнейших формул динамической океанологии — формулой Гелланд-Г анзена. Течения, в ко¬ торых осуществляется по горизонтали рав¬ новесие сил Кориолиса и горизонтального градиента давления, также называются геострофическими. Расчет гео- строфических течений производится по фор¬ муле Гелланд-Ганзена; чрезвычайно инте¬ ресен принцип этого расчета, осуществляе¬ мого по косвенным данным — распределе¬ нию плотностей (удельных объемов) морской воды. Принцип этот восходит к трудам В. Бьеркнеса и был разработан Гелланд- Ганэеном и Сандстремом в 1903 году. На вертикалях AM и BN (см. рис. 2), от¬ стоящих в море на расстоянии L миль одна от другой и называемых океанологи¬ ческими станциями, производят с борта судна измерения температуры и оп¬ ределяют соленость морской воды на разных горизонтах — в пределах необходимой общей глубины. Вычисляя при помощи специаль¬ ных «океанологических таблиц» по темпе¬ ратуре и солености удельные объемы воды на обеих океанологических станциях и зная по длине троса, на котором опускаются приборы, глубину Р, выраженную в децибарах, можно легко применить формулу Гелланд-Ганзена. Описанная процедура лежит в основе динамического метода вы¬ числения морских течений. Простой и безукоризненный геометрический вывод формулы Гелланд-Ганзена при¬ надлежит замечательному советскому океа¬ нологу Н. Н. Зубову (1885—1960). Пожалуй, ни один из методов динамической океаноло¬ гии не привел к стольким конкретным резуль¬ татам, как динамический; эффективность метода — поразительна! Рис. 3. Динамическая карта Северной Атлантики. Изогипсы уровня проведены через 10 см
По материалам большого числа океано¬ логических станциё динамический метод дает возможность строить карты рельефа поверхности моря — так называемые дина¬ мические карты. Для примера на рис. 3, заимствованном из «Общей океанографии» Г. Дитриха, приводится динамическая кар¬ та Северной Атлантики; изогипсы уровня проведены через 10 см. На карте отчетливо вырисовывается самое мощное течение Ми¬ рового океана — Гольфстрим; хорошо обри¬ сованы и другие черты циркуляции — на¬ пример, охватываемая циклоническим кру- \оворотом депрессия уровня, расположен¬ ная к югу от Гренландии. Именно геострофическая циркуляция охватывает всю толщу вод Мирового океана, от поверхности до дна, складываясь в тон¬ ком приповерхностном слое с дрейфовыми течениями и в придонном слое — с потоком, также обусловленным трением. Океан геострофичен (или квазигеострофи- чен) — такое утверждение получило окон¬ чательное признание лишь в последние го¬ ды; однако для этого потребовалось полвека интенсивных теоретических исследований. ЧТО ТАКОЕ БЕТА-ЭФФЕКТ Обратимся вновь к карте, изображенной на рис;. 3. Мы видим, что одна из замечатель¬ ных особенностей циркуляции в Северной Атлантике — резко выраженная интенси- фицированность течений в западной части океана (Гольфстрим) по сравнению с восточ¬ ной (область слабого Канарского течения). Такую же картину мы наблюдаем и на Се¬ вере Тихого океана, где мощное течение Куросио на западе, своеобразный аналог Гольфстрима, противостоит сравнительно слабому Калифорнийскому течению в восточ¬ ной части океана. Долгое время эти особен¬ ности планетарной циркуляции не получа¬ ли должного объяснения, пока в 1948 г. один из наиболее известных современных океано¬ логов Г. Стоммел (США) не показал, что при¬ чиной западной интенсификации течений яв¬ ляется изменение параметра Кориолиса с географической широтой, или так назы¬ ваемый бета-эффект. (Величина Р = ^ чис¬ ленно характеризует приращение парамет¬ ра Кориолиса / = 2со sin <р с широтой). Для' объяснения влияния бета-эффекта на течения, коротко рассмотрим понятие о вихре вертикального столба воды. Если, скажем, течение направлено по меридиану О Рис. 4. Схема вращения частиц в меридиональных течениях. Течение направлено на север, а скорость его убывает с запада на восток (а); течение направ¬ лено на юг, а скорость его убывает с востока на за¬ пад (б) на север, а скорость его убывает с запада на восток (рис. 4, а), то частицы воды имеют тен¬ денцию к отрицательному вращению, т. е. по часовой стрелке. Вращение столбов жид¬ кости характеризует «относительный вихрь» (вихрь скорости относительно системы ко¬ ординат, вращающейся вместе с Землей). Помимо вращения столбов жидкости, состав¬ ляющих течение, происходит вращение «под¬ стилающей поверхности», характеризующее так называемый «планетарный вихрь». Интен¬ сивность вызванного вращением Земли вихря (вихря относительно абсолютной си¬ стемы координат) зависит от величины па¬ раметра Кориолиса. Согласно теореме о со¬ хранении вихря, в которую бета-эффект был введен шведским геофизиком Россби, сумма относительного и планетарного вихрей (эта сумма называется «абсолютным вихрем») для столбов воды, не испытывающих верти¬ кального растяжения (т. е. одинаковых по высоте), должна быть постоянной во всех точках океана. Поэтому увеличение поло¬ жительного (планетарного) вихря должно в течении, направленном на север, компен¬ сироваться увеличением отрицательного (уменьшением относительного) вихря. Это, и приводит к интенсификации течения. Такая же картина наблюдается и в во¬ сточной части океана. Течение, направлен¬ ное там с севера на юг, также характеризует¬ ся отрицательным относительным вихрем (рис. 4, б). Западная интенсификация океанических течений совсем недавно получила еще более яркую трактовку: изучая циркуляцию вод Северной Атлантики, акад. В. В. Шулейкин показал в 1964 г., что интенсификация те¬ чений может быть объяснена на основании второго закона Кеплера! Частицы воды опи¬ 4* 51
сывают эллиптические орбиты вокруг того из фокусов, который смещен к западу и рас¬ положен в области Саргассова моря; наиболь¬ шая скорость движения водных масс по ор¬ бите и приходится при этом как раз на район Гольфстрима. Это открытие лишний раз сви¬ детельствует о единстве физических процес¬ сов и законов макрофизики, справедливых в самом широком диапазоне явлений — от циркуляции вод Мирового океана до враще¬ ния галактик. Ml, lip В 1900 г. на Черноморское побережье Кавказа п Южный берег Крыма было завезено южноамери¬ канское плодовое растение фейхоа или, как его часто называют, акка. В настоящее время фейхоа распро¬ странена как плодовое и декоративное растение на плантациях и в парках на Черноморском побережье Кавказа, на Талыше п Южном берегу Крыма. В более северных районах ее можно выращивать в оранжереях и как комнатную культуру. Родина фейхоа — Уругвай, Парагвай, Брази¬ лия и Аргентина; в этих странах известно 5—6 ви¬ дов этого растения. Фейхоа относится к семейству миртовых. В Советском Союзе распространен один вид этого рода (Feijoa selloviana Berg.) Это вечнозе¬ леное деревце высотой до 5 м с компактной или рас¬ кидистой кроной. Ветвление часто начинается с самой земли. Ветви серовато-желтого цвета с неров¬ ной корой. Листья супротивные, чередующиеся плотные, кожистые, оливково-зеленые с верхней стороны, серебристо-серого цвета с нижней. Цветки фейхоа однодомные, четырехлопастные. Лепестки белые, мясистые, сладковатого вкуса, употребляются в пищу. Цветение происходит в те¬ чение 25—30 дней. Из центра цветка выходит пучок малиново-красных тычинок с желтыми пыльниками, благодаря чему фейхоа очень декоративна. Плод — ложная ягода слявовидной формы, в арелом состоянии зеленовато-желтого цвета, 4— 7 см длины и 3—5 см ширины. Мякоть плода плотная, очень ароматная, внутри сочная, кислова¬ то-сладкая, землянично-ананасного вкуса. Семена мелкие, до 80 штук в плоде. Плоды фейхоа питатель¬ ны, содержат от 5,12 до 10,46% сахаров с преобла¬ данием сахарозы и глюкозы, 1,52—3,65% яблочной кислоты. В плодах фейхоа содержатся воднораство¬ римые соли иода, что придает плодам фейхоа особую ценность как лечебного растения: в 1 кг плодов фей¬ хоа содержится 2,06—3,90 мг иода. Плоды фейхоа Теория морских течений очень сложна. Многие процессы, происходящие в океане и регулирующие, в частности, циркуляцию его вод, сами по себе еще недостаточно понят¬ ны и не находят пока должного физического объяснения. Но можно быть уверенным, что науке удастся проникнуть в механизм гран¬ диозного явления океанической циркуля¬ ции. УДК 525.21 употребляются в свежем виде, из них приготавли¬ вают варенье, компот, мармелад. Фейхоа выдерживает заморозки до—15°, но в этом случае растение не плодоносит и может исполь¬ зоваться лишь как декоративное растение. Размно¬ жается фейхоа семенами, отводками и черенками. Семенное размножение в основном применяется в открытом грунте, а в оранжерейной и комнат¬ ной культуре размножают черенками и порослью. На черенки б орут вызревшие побеги с ветвей прош¬ логоднего прироста, длиной в 6—8 см. Укоренение черенков производят в промытом речном песке, в горшках иди ящиках, накрывая их стеклом, в мар¬ те-апреле. Черенки высаживают на глубину 2—3 см, песок опрыскивают водой. Для проветривания че¬ ренков стекло снимают на 20—30 мин. Укоренившие¬ ся черенки высаживают в 7—9-сантиметровые горш¬ ки, в земельную смесь следующего состава: 1 часть дерновой земли, 1 часть перегноя, 1/2 части торфа и 1/2 части речного песка. За лето 2—3 раза произ¬ водят перевалку черенков. Пересадку растений производят в апреле - мае. Фейхоа светолюбивое растение, поэтому на лет¬ ний период ее лучше выносить на воздух и держать там до конца августа — начала сентября. В летнее время растение следует поливать обильно. Зимой фейжоа лучше держать на светлом месте, при темпе- ратуре в 10 12 . В зимнее время поливку сокраща¬ ют. Размноженная черенками и отводками, фейхоа начинает плодоносить на 4-й и 5-й год. Чтобы расте¬ ние лучше завязывало плоды в оранжерейной и ком¬ натной культуре, цветки нужно опылить: тонкой кисточкой или резинкой перенести пыльцу с тычи¬ нок на рыльце пестика другого цветка. Б. Ю. Муринсон Главный ботанический сад (Москва) ФЕЙХОА 52
JI. P. Серебрян 11 ый Кандидат географических наук Москва растаяли льды на русской ра&нине4 ? Т» последние десятилетия благодаря внедре- ^ нию новых физико-химических и матема¬ тических методов произошли коренные сдви¬ ги в сфере естественно-исторических наук. На стыке некоторых научных дисциплин за¬ родились новые направления, уже давшие ценные результаты. Одна из таких «бурь» в научном мире связана с применением радио¬ углеродного метода определения абсолют¬ ного возраста геологических и археологи¬ ческих материалов. Радиоуглеродные часы уводят нас на десятки тысяч лет назад, в эпоху последнего оледенения, когда весь северо-запад Русской равнины был' скован ледяным панцирем, а в предледниковой зо¬ не, в районе Москвы и Ярославля, по тундре, покрытой редкими куртинами полярной ивы и карликовой березы, бродили стада ма¬ монтов. Когда началось таяние последнего ледни¬ кового покрова Русской равнины? Долго ли оно продолжалось? Когда Русская равнина полностью освободилась от ледниковой обо¬ лочки? Представления о покровном оледенении Русской равнины начали складываться в середине прошлого века. Спустя несколько десятилетий были заложены научные осно¬ вы ледниковой теории, которая вскоре завое¬ вала широкое признание среди естество¬ испытателей. В рамках самого молодого — четвертичного — периода геологической ис¬ тории Земли были выделены две эпохи — ледниковая (плейстоцен) и послеледниковая (голоцен). Геологические и палеогеогра¬ фические исследования 1 установили бур- г См. «Природа», 1953, № 3, стр. 48—62; 1Я62, № 12, стр. 28—38; 1965, № 2, стр. 33—39, 86—94, 53
абсолютный, возраст от 1350г. Голоцен 10000 тоо 14900 16000 \20000 25000 30000 более 50000 Около 70000 Т\ Стадия сальпаусселъкя А ЯллерёЗский межстадиал (с повет адией лаливере) s Невская стадия ~С—Вёллиигский межстадиал ' ^Луженая (северолитоВская) стадия Померанская (вепсойская) стадия ■<^\верхневалдайский '' оледенв- Зека/. стадия(?) Средневалдайское теплое время \ Ниясневамдайскш '^Л максимум следе- у нения Верхневолжский межстадиал Микулинское межледниковье Развитие валдайского оледенения на территории Русской равнины. В настоящее время обоснованные данные есть только для заключительных этапов истории оледенения (на рисунке — сплошная часть кривой). Для более древних этапов мы имоем воз¬ можность делать лишь предварительные выводы. Во время максимума оледенения валдайские льды поднимались на Валдайскую возвышенность и за¬ нимали котловину Селигера и других Верхневолж¬ ских озер. Во время Лужской стадии льды близко подходили к Новгороду, а во время Невской — рас¬ пространялись в южных окрестностях Ленинграда ные климатические изменения в течение лед¬ никовой эпохи, вызывавшие неоднократ¬ ное нарастание и сокращение ледниковых покровов, миграции растений, животных и первобытного человека. Во время оледенений лесная раститель¬ ность отступала далеко на юг, в возвышен¬ ные и горные области. В свободных от льда районах Русской равнины широко распро¬ странялись тундрово-степные ландшафты с островками редколесий, испытывавших ох¬ лаждающее и иссушающее влияние гигант¬ ского ледникового покрова. Эти своеобраз¬ ные ландшафты были праобразами совре¬ менных тундр и лесотундр. Сокращение оледенения, происходившее при потепле¬ нии климата, способствовало проникнове¬ нию лесных растений и животных к северу, при одновременном оттеснении и частичном вымирании тундровых форм. Эти тенденции наиболее ярко проявились в конце ледниковой эпохи, когда в централь¬ ных и южных районах Русской равнины обитали самые разнообразные лесные, степ¬ ные и тундровые животные. Наряду с ма¬ монтом, шерстистым носорогом, дикой ло¬ шадью, благородным оленем, лосем и сай¬ гой здесь обитали такие арктические виды, как лемминг, песец и северный олень. Природные явления и процессы конца ледниковой эпохи в конечном итоге привели к установлению современной природной об¬ становки. Именно поэтому их нужно учиты¬ вать при разработке мер по преобразованию природы, а также при прогнозировании гря¬ дущих климатических изменений. Ценность палеогеографических иссле¬ дований неизмеримо повышается, если можно точно установить время прошлых со¬ бытий. Реконструкция природных условий позднеледникового времени требует надеж¬ ной привязки к абсолютной хронологичес¬ кой шкале. Нужно точно знать, сколько лет назад те или иные части Русской равнины освободились от ледникового покрова и когда схлынули воды приледниковых бас¬ сейнов. Опираясь на археологические и гео¬ логические данные, ученые разработали не¬ сколько методов определения возраста позд¬ нечетвертичных образований, однако все они имели ряд ограничений. Эти методы неред¬ ко давали только относительный возраст, привязка же к абсолютной хронологической шкале осуществлялась чаще всего косвен¬ но, с пониженной точностью. радиометрические исследования, опи- 54
рающиеся на закономерности радиоактив¬ ного распада углерода, открыли совершенно новые возможности определения абсолют¬ ного возраста геологических образований лед¬ никовой эпохи и голоцена. Сущность метода заключается в определении процентного со¬ держания радиоактивного изотопа углерода в общем составе углерода в ископаемом и сход¬ ном современном материале. Зная период полураспада радиоуглерода и его концент¬ рацию в момент выпадения из круговорота, углерода и в настоящий момент, можно определить промежуток времени между эти¬ ми моментами, т. е. установить абсолют¬ ный возраст испытуемого материала. В СССР уже получено несколько сот радиоуглеродных датировок. Одна из мос¬ ковских лабораторий, организованная и воз¬ главляемая акад. А. П. Виноградовым, дала интересные результаты, которые поз¬ воляют проследить ход убывания послед¬ него ледникового покрова на северо-западе нашей страны. ИЗ ИСТОРИИ ПОСЛЕДНЕГО ОЛЕДЕНЕНИЯ Рассмотрим основные вехи в истории последнего оледенения Русской равнины, известного под названием валдайского. В это время громадные покровы льда сползали со* Скандинавского нагорья и заполняли Балтийскую котловину, которая служила важнейшим регулятором движения льда. Отсюда валдайские льды растекались к югу и юго-востоку, покрывая значитель¬ ную часть Русской равнины. Граница мак¬ симального распространения этих льдов, обо¬ снованная К. К. Марковым, Н. Н. Соколо¬ вым и другими исследователями, на значи¬ тельном протяжении примерно совпадает с главным водоразделом Черноморско-Каспий¬ ского и Балтийского бассейнов. Эта гра¬ ница нередко отмечена свежим, четко вы¬ раженным холмисто-западинным рельефом с обилием озер, резко отличимая от более размытого и выположенного древнеледнико¬ вого рельефа за пределами валдайского оледенения. По площади область этого оле¬ денения гораздо меньше областей более древних плейстоценовых оледенений. Пока неизвестно, была ли граница валдай¬ ского оледенения синхронной на всем своем протяжении. Иными словами, еще требуется доказать, что все ледниковые образования вдоль этой границы возникли в течение ка¬ кого-то одного интервала, связанного с мак¬ симальным похолоданием и наступанием На этих двух блокдиаграммах видно формирова¬ ние рельефа краевой ледниковой зоны (по Шеппсу) во время подвижки ледника (вверху) и после его таяния (внизу) КМ — конечная морена; ЛГ — ледяные глыбы; ЗР — зандровая равнина; Д — дельта; О — озе¬ ро; М — моренная равнина; ОГ — озовая гряда; К — котловины; 03 — озерная равнина льдов. Не исключено, что в краевой зоне или хотя бы на ее отдельных участках (например, на северо-западе Белоруссии) есть образования, возникшие за несколько холодных стадий валдайского оледенения. Довольно веские данные свидетельствуют, по крайней мере, о двух крупных макси¬ мумах валдайского оледенения, разделен¬ ных относительно теплым периодом, во время которого происходила частичная де¬ градация ледникового покрова. Со средне¬ валдайским потеплением связано накопле¬ ние брянских почв, погребенных в лёссах в центре и на юге Русской равнины. По ра¬
диоуглеродному методу (А. А. Величко и др., 1964) абсолютный возраст этих ископае¬ мых почв равен 24 000—25 ООО лет (Мо- 337 и 342))1. К этому же теплому времени от¬ носятся радиоуглеродные датировки дре¬ весины из первой надпойменной террасы Волги у Рыбинска — 26 000—29 000 лет (Ле—21 и 22)а. В западноевропейских ла¬ бораториях тоже подтверждено существо¬ вание теплового интервала между 30 000 и 25 000 лет тому назад; с ним связано рас¬ пространение моря по долине р. Гёта-Эльв на юго-западе Швеции, образование самой молодой террасы в бассейне Темзы в Англии, развитие паудорфских ископаемых почв в лёссах Австрии и Чехословакии. В ГДР при помощи радиоуглеродного метода получены предварительные данные, позволяющие от¬ нести наибольшее распространение послед¬ него оледенения (бранденбургская стадия) к 20 000 лет назад. Это согласуется с радио¬ углеродными датировками древесины из лед¬ никовых отложений у границы последнего (в и- сконсинского) оледенения Северной Америки. По аналогии с зарубежными данными можно предполагать, что вслед за средне¬ валдайским потеплением на Русской рав¬ нине началось активное наступание льдов,до¬ стигшее максимума около 20 000 лет назад. Условно можно допустить, что тогда и сфор¬ мировалась краевая зона вдоль границы валдайского оледенения. Проверка этого до¬ пущения, несомненно,будет сделана в ходе предстоящих исследований. Тем не менее не исключено, что некоторые участки краевой зоны имеют возраст больший, чем 20000 лет. Ведь оледенение на Русской равнине разви¬ валось в более континентальных условиях, чем на Средне-Европейской низменности. Кро¬ ме того, немалое влияние могли оказывать и существенные различия в характере под¬ стилающей поверхности. КАК ОТСТУПАЛИ ВАЛДАЙСКИЕ ЛЬДЫ ? Деградация валдайского ледникового покрова, подчиняясь ритму климатических колебаний, носила пульсационный харак¬ 1 Ученые разных стран договорились о едином обозпачении образцов, датированных радиоугле¬ родным методом. Буквы обозначают индекс лабо¬ ратории (напр., Мо—Москва, Институт геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского), циф¬ ры — порядковый номер образца. По этим данным можно отыскать подробные описания образцов в справочных и сводных работах. а См. Доклады АН СССР, 1961, т. 138, № 1, стр. 102—105. тер. При общем потеплении климата были и более холодные интервалы, во время ко¬ торых ледник наступал и создавал крае¬ вые зоны из конечных морен и других форм ледникового рельефа. Серия таких зон чет¬ ко выражена в рельефе, созданном валдай¬ ским ледниковым покровом. В поздне¬ плейстоценовых ледниковых и водно-лед¬ никовых отложениях встречаются озерно¬ болотные слои, содержащие много пыльцы и макроостатков различных растений. В со¬ ставе пыльцы древесных пород особенно много сосны и березы. По-видимому, во время теплых интервалов происходило неко¬ торое отступание ледника и вслед за его убы¬ вавшим краем к северу проникали сильно раз¬ реженные массивы сосновых и березовых лесов. С помощью радиоуглеродного метода уда¬ лось датировать некоторые органические ма¬ териалы из озерно-болотных слоев северо- запада Русской равнины и тем самым наме¬ тить ход таяния льдов. Так, в Латвии на северо-западной окраине Видземской возвы¬ шенности в береговых обрывах на р. Раунис вскрываются два горизонта;валдайских мо¬ рен, местами разделенных линзами слоистого глинистого и песчанистого материала, по-ви¬ димому, накоплявшегося в озерах. Советский палеоботаник В. Я. Стелле (1963, 1964) опи¬ сал найденные в этих линзах остатки карли¬ ковой березы (Betula папа L.), северных ви¬ дов ив (Salix reticulata L., S. polaris Wahl.) дриады,или куропаточьей травы|(£)ryas octope- tala L.) и других холодовыносливых растений. Эти растительные остатки с помощью радиоуглеродного метода были датированы в 13 390 + 500 лет (Мо-296). Значит, воз¬ раст верхней морены составляет примерно 13 200—13 000 лет, что соответствует началу готигляциального этапа убывания последне¬ го оледенения. В это время происходила луж- ская, или северолитовская, стадиальная под¬ вижка ледникового покрова, приведшая к созданию краевых образований на склонах Валдайско-Онежского уступа, в юго-восточ¬ ном Приладожье, на Северо-Литовской гряде. Южнее Великих Лук по р. Ловать обна¬ жаются озерно-ледниковые слои с остатками холодовыносливых растений. Радиоуглерод¬ ная датировка их 12 430 + 400 лет (Мо-374). По всей вероятности, эти осадки формирова¬ лись во время бёллингского межстадиала,сле¬ довавшего после лужской стадии. Для этого же теплого интервала получено еще несколько радиоуглеродных датировок озерно-болотных слоев^с «дриасовой» флорой в Прибалтике. 56
Основные краевые зоны валдайского оледенения на северо-западе Рус¬ ской равнины. Цифрами показан их абсолютный возраст. Схема пока¬ зывает, что темпы сокращении ледника быстро нарастали к концу лед¬ никовой эпохи Особое внимание прив¬ лекает древесина ивы, най¬ денная в межморенных от¬ ложениях близ Куренурме в Выруском районе (юго- восточная Эстония). Ее воз¬ раст по радиоуглероду 12 650 ± 500 лет (ТА-57). Верхняя морена, имеющая несколько более молодой возраст(12600—12500 лет), была отложена здесь во время кратковременного похолодания и подвижки льдов. Эта холодная оте- пяская осцилляция пред¬ ставляла собой лишь вре¬ менную задержку на пути стремительного убывания льдов в бёллингское время. Общая продолжительность бёллингского, или охтин- кого, межстадиала прибли¬ зительно составляла 500— 600 лет (где-то в интерва¬ ле от 13 000 до 12 000 лет). В течение этого времени, как отмечалось выше, про¬ исходили небольшие под¬ вижки льдов на северо-за¬ падной окраине Русской равнины. Признаки следующего крупного наступления лед¬ никового покрова установ¬ лены К. К. Марковым, Н. Н. Соколовым и А. А. Алейниковым южнее Балтийско-Ладожского ус¬ тупа (Глинта).Возраст этой стадии, названной невской или ленинград¬ ской,был определен в 12 000 лет путем подсче¬ та годовых слоев ленточных глин, накопляв¬ шихся выше невской морены (К. К. Марков, 1931). У ст. Горелово под Ленинградом из слоя торфяника, залегающего непосредст¬ венно над мореной, был отобран обломок со¬ сновой древесины. Его радиоуглеродная да¬ тировка 12 250 + 390 лет (Мо-201) оказалась примерно сопоставимой с оценкой возраста по слоям ленточных глин. АЛЛЕРЁДСКОЕ ПОТЕПЛЕНИЕ Значит, ледниковый покров покинул окрестности Ленинграда примерно 12 000 лет назад. Торфяник в районе Горелово об¬ разовался немного позднее, во время алле- рёдского межстадиала, когда Балтийская котловина была занята морем, сообщавшим¬ ся с океаном не только на западе, но и на во¬ стоке, через территорию Карелии. Отсюда возникло название этого древнего бассей¬ на — Карельское ледниковое море. Не¬ редко его называют также позднеледнико¬ вым Польдиевым морем. По этому бассейну мигрировали арктические животные из Бе¬ ломорской впадины в Балтику, где на севере до сих пор сохранились некоторые реликты той эпохи, например тюлень обыкновенный (ларга). В аллерёде на освободившейся от льда тер¬ ритории Русской равнины лесной покров был 57
заметно разрежен. Большие площади зани¬ мали травянисто-кустарничковые сообщест¬ ва с участием эфедры двухколосковой {Ephe¬ dra distachya L.). Но лесная раститель¬ ность и тогда проникала из центральных об¬ ластей Русской равнины к самым берегам Карельского ледникового моря. По мнению акад. В. Н. Сукачева, в составе этих лесов присутствовала не европейская, а сибирская ель, которая хорошо развивается на мерзлых породах. В Прибалтике в то время ели почти не было, ведущую роль в составе лесов там играли сосна и береза. Не исключено, что это связано с распространением многолетней мерзлоты, граница которой тогда была сме¬ щена далеко на юг (но сравнению с совре¬ менным положением). При помощи радиоуглеродного метода был определен абсолютный возраст аллерёд- ских горизонтов, обнаруженных при буре¬ нии в основании некоторых торфяников Рус¬ ской равнины (М. И. Нейштадт, Н. А. Хо- тинский и др., 1965). Полученные датировки колеблющиеся от 11975+ 370 до 11370 + + 300 лет (Мо-360 и 361), позволяют отбить первые вехи в истории] формирования со¬ временного растительного покрова и наряду с этим фиксируют начало накопления торфя¬ ных залежей. Общая продолжительность аллерёдского межстадиалаподаннымисследователеймногих стран Европы превышает 1000 лет (между 12000—11 900 и 11 000—10 800 лет назад). За это теплое время растаяло свыше половины объ¬ ема северо-европейского ледникового покрова. Деградация оледенения в аллерёде так же, как и в бёллинге, сопровождалась эпизодическими похолоданиями, во время которых отступле¬ ние льдов задерживалось и сменялось не¬ большими подвижками. Одна из значитель¬ ных подвижек, вероятно, происходила в се¬ редине аллерёдского межстадиала. Льды тогда наступали на северо-западе Эстонии и, вероятно, в северной части Карельского Это озеро образовалось в краевой ледниковой зоне после того, как растаяла глыба погребенного льда. Няндомский район, Архангельская область фото 3 Виноградова 58
перешейка. В конце аллерёда край ледника покинул территорию Русской равнины, но глыбы мертвого льда местами еще недолго зедерживались, нередко погребенные под чехлом мелкозема. Таяние этих глыб в Лит¬ ве, по мнению литовского ученого А. А. Сей- бутиса (1964) происходило даже в раннем голоцене, около 8600 лет назад. Последняя «вспышка» валдайского оле¬ денения проявилась по окончании аллерёда и продолжалась всего 500—700 лет. Эта ста¬ дия получила название сальпаусселькя по одноименным грядовым краевым образова¬ ниям южной Финляндии. В это время, в ре¬ зультате сужения связей с Мировым океа¬ ном, в Балтийской котловине возник изоли¬ рованный пресноводный водоем — II Бал¬ тийское ледниковое озеро. Над уровнем моря поднялась территория Карелии, а также про¬ ливы между Данией и Швецией. По этим сухопутным мостам растения, животные и первобытные люди начали переселяться в ос¬ вободившиеся от льда районы Скандинав¬ ского полуострова. В конце плейстоцена площадь приледни¬ ковых водоемов на северо-западе Русской равнины сильно сократилась. Так, в Сухон¬ ской и Молого-Шекснинской котловинах ос¬ тавались лишь изолированные мелкие водое¬ мы. В их осадках встречаются пыльца и спо¬ ры тундровых, лесных и ксерофитных расте¬ ний. Абсолютный возраст торфяных слоев из тех же осадков определен в 10 865 + 370 и 10 000 + 310 лет1. О ЧЕМ РАССКАЗАЛИ РАДИОУГЛЕРОДНЫЕ ЧАСЫ Оценивая радиоуглеродные датировки валдайских отложений Русской равнины, можно прийти к следующему заключению. Отступание льдов от границы валдайского 1 Материалы к симпозиуму по истории озер Се¬ веро-Запада, 1965, стр. 71—72. Холмисто-моренный рельеф краевой ледниковой зоны. Крутые склоны моренных холмов поросли со¬ сной и березой. Между холмами видны озерные котловины. Этот живописный ландшафт возник при неравномерном вытаивании льдов на вершине Няндомской гряды. Архангельская область * [ Фото 3. Виноградова 59
оледенения могло начаться около 20 ООО лет назад (по аналогии с данными, получен¬ ными в ГДР и США). Максимумы лужской и невской стадий оцениваются соответственно около 13 200—13 ООО и око¬ ло 12 ООО лет назад. Данные о продол¬ жительности отдельных стадий весьма не¬ определенны, наиболее уверенно датиру¬ ется лишь самая последняя стадия — саль- паусселькя, в интервале между 11 ООО— 10 800 и 10 200 лет назад. Точно не установ¬ лена и длительность отдельных поздневал¬ дайских межстадиалов, кроме самого послед¬ него — аллерёдского, который, видимо, был наиболее продолжительным. С этим теплым интервалом связано окончательное освобож¬ дение северо-западной окраины Русской рав¬ нины от ледникового покрова. Таким образом, процесс убывания вал¬ дайского оледенения на северо-западе Рус¬ ской долины растягивался не менее чем на 10 000 лет. За это время и были созданы ос¬ новные формы поверхности, связанные с воз¬ действием валдайского ледникового покрова. Дальнейшее преобразование древнеледнико¬ вого ландшафта под влиянием эрозии и дру¬ гих экзогенных факторов продолжалось в те¬ чение голоцена. Все, о чем здесь было сказано, составляет лишь рабочую основу для предстоящих геохронологических исследований, и впос¬ ледствии может быть уточнено. Для надеж¬ ного датирования межрадиальных горизон¬ тов потребуются не единичные, а серийные определения возраста, причем было бы жела¬ тельно получить результаты анализа как послойно отобранных образцов, так и разно¬ типных материалов (например, древесины и торфа) из отдельных слоев. Следовательно, нужно будет еще проанализировать многие десятки и сотни образцов, чтобы существенно уточнить историю убывания ледникового по¬ крова, особенно ее наиболее древних этапов. Тем не менее, даже самые первые результаты применения радиоуглеродного метода в изу¬ чении четвертичной истории Русской равни¬ ны оказались исключительно интересными. Они дали возможность установить время важных геологических событий недавнего прошлого многих районов нашей страны. УДК 651. 342 А. Алексеев КОЛУМБЫ РОССКИЕ Магаданское книжное издатель¬ ство, 1966, 182 стр., ц. 34 коп. Всем хорошо известны имена Колумба, Васко да Гамы, Магел¬ лана и многих других путешест¬ венников эпохи Великих геогра¬ фических открытий. К сожалению непростительно мало знаем мы о наших русских землепроход¬ цах — первооткрывателях неве¬ домых рек, гор, островов на край¬ нем востоке и северо-востоке на¬ шей родины. О Дежневе напоми¬ нает название мыса, о Беринге— пролив, носящий его имя, о Ха барове — город. В энциклопеди¬ ях можно буквально несколь¬ ко слов прочитать о Москвитине, Попове, Перфильеве, Пояркове, Стадухпне и некоторых других. Этим перечнем далеко не исчерпывается поистине громад¬ ный список «колумбов росских», участвовавших в многочисленных выдающихся походах и плавани- А.АЛ*. К0ШБЫ русские ях, во время которых была об¬ следована значительная часть земель Западной и Восточной Сибири, а также Дальнего Во¬ стока. Много лет посвятил изучению деятельности русских землепро¬ ходцев бывший офицер Тихооке¬ анского флота А. И. Алексеев. Его книга знакомит с интерес¬ нейшими в истории нашей страны географическими открытиями. Она состоит из 13 очерков, охва¬ тывающих период от XVII до XIX в. включительно, начиная с путешествий первых землепро¬ ходцев Федота Алексеева Попова Холмогорца, Семена Иванова Дежнева и их товарищей, кончая Л. С. Загоскиным, собравшим большие коллекции по зоологии, ботанике, минералогии Сибири и оставившим ценные работы по' этнографии и статистике этого края. Работая в архивах, автор розыскал множество неизвестных старинных рукописей, писем, дневников, официальных доку¬ ментов и пр. Частично они уже опубликованы, но в настоящей издание вошло и много новых ма¬ териалов о Хабарове, Хметев- ском, Неводчикове, Дауркине, Биллингсе, Сарычеве п других землепроходцах, которым Россия обязана открытием новых земель. Книга написана популярно, интересно и дает возможность шаг за шагом проследить историю продвижения русских людей на Восток. 60
навстречу н^летю tllMuUhliUk ЗА СИБИРСКИМ ВИСМУТОМ Э. Л. Л и б м а п Москва До революции металлический висмут и его фармацевтические препараты — ксе¬ роформ, ферматоль, салициловокислая, азот¬ нокислая, углекислая соли и др.— ввози¬ лись в нашу страну из-за границы. Отечест¬ венные руды не разведывались и горнозавод¬ ская промышленность была с ними мало зна¬ кома. В 1912 г., например, на запрос о зале¬ жах висмутовых руд в недрах нашей страны, Государственный геологический комитет от¬ ветил: «...Известные месторождения висму¬ товых минералов в России имеют почти ис¬ ключительно минералогическое значение» х. Этот вывод отнюдь не соответствовал фак¬ тическому положению вещей. В том же 1912 г. в сибирском журнале «Горные и зо¬ лотопромышленные из¬ вестия» была напеча¬ тана заметка под назва¬ нием «Нужда в вис¬ муте». В ней сообща¬ лось, что «... наше За¬ байкалье должно иметь коренные месторожде¬ ния этого металла, так как во многих местах, по преимуществу в зо¬ лотых россыпях, вместе с черным шлихом полу¬ чаются зерна висмуто¬ вого блеска или же углекислого висмута. Последние два минера¬ ла являются очень бога¬ тыми рудами висмута, так как в чистом виде заключают его до 80%». В заметке указывалось, что сибирский висмут можно • получать «при 1 «Известия геологичес¬ кого комитета». СПб, 1912, № 8, стр. 206. весьма незначительных затратах» и что «вис¬ мут, выплавленный из висмутового блеска Амуннинской россыпи (система Амазара), по своим качествам оказался удовлетворяю¬ щим требования рынка и может поступить в продажу не рафинированным» г. Вопрос о проведении в нашей стране специальных геолого-минералогических ис¬ следований по висмуту был поднят только в 1915 г., в самый разгар войны, когда ста¬ рые запасы медикаментов стали истощаться, а импорт новых был сопряжен с большими трудностями. Академия наук обратилась в те дни в Министерство торговли и промыш¬ ленности с просьбой об ассигновании необ¬ ходимых средств для исследований, но по¬ следовал отказ. Однако уже в следующем, 1916г., военное ведомство об¬ ратилось в Академию наук с просьбой ука¬ зать, имеются ли в Рос¬ сии руды висмута и пре¬ доставляется ли возмож¬ ной выплавка из них ме¬ талла. Излишне гово¬ рить, что Академия наук тут же взяла на себя орга¬ низацию и решение этой задачи, возложив руко¬ водство всей работой на В. И. Вернадского, по предложению которого минералогические ис¬ следования были нача¬ ты в Восточном Забай¬ калье. Один из лучших специалистов в этой К. А. Ненадкевич 1 «Горные и золотопро¬ мышленные известия», Томск, 1912, № 9. 61
Разработка висмутовой россыпи в Восточном Забайкалье. 1920 г. области К. А. Ненадкевич, ближайший со¬ трудник В. И. Вернадского, вскоре отыскал там залежи висмутового сырья1.Он открыл но¬ вый на Шерловой горе минеральный вид висмута — базовисмутит, до тех пор нигде не описанный, и доставил в КЕПС пробную партию руды, содержащую свыше 90% вис¬ мута. Характерная особенность научных изы¬ сканий К. А. Ненадкевича: он смело пере¬ ступал межи, отделяющие «чистое» академи¬ ческое исследование от полевой работы гор¬ ного инженера, минералогию от металлур¬ гии. В. И. Вернадский высоко ценил в нем эти качества и, опираясь на них, сделал вывод, что найденные Ненадкевичем мине¬ ральные месторождения висмута позволяют предпринять его добычу2. Вскоре первые килограммы металлического висмута высо¬ кой чистоты были выплавлены в Петроград¬ ской академической лаборатории. Гражданская война в Восточном За¬ байкалье побудила К. А. Ненадкевича изме¬ 1 До полевых исследований К. А. Ненадкевича наиболее полные сведения о находках висмута в Забайкалье были опубликованы в обзоре «Нерчин- ский округ ведомства его императорского величе¬ ства». Выставка Приамурского края .Хабаровск ,1913. 2 См. В. И. Вернадский. Сообщение о команди¬ ровке К. А. Ненадкевича в Забайкальскую область «Изв. Академии наук», т. 10, VI серия, 1916, № 16, стр. 1447—1448. 62 нить характер своей деятельности — ученый занялся опытной переработкой уже добытой руды, выплавкой металла и приготовлением из него фармацевтических препаратов. В дальнейшем получение висмута продолжа¬ лось в Чите вплоть до мая 1919 г., когда эти работы пришлось прекратить из-за опа¬ сений, что выплавленный металл попадет в руки японских интервентов. «Для меня стало очевидным,— писал К. А. Ненадкевич,— что дальнейшая выплавка висмута может привести только к реквизиции выплавленно¬ го металла и продаже его за границу, т. е. к той же участи, какая постигла половину всего количества вольфрама, добытого в За¬ байкалье с 1914 по 1918 гг. Явное попу¬ стительство в передаче вольфрамита за гра¬ ницу со стороны лиц, в руках которых бы¬ ло вольфрамовое дело в Забайкалье и от которых я зависел в получении висмуто¬ вой руды, подсказывало мне, что я у них не найду поддержки в защите того, чтобы первый русский висмут не попал в Японию, как было с вольфрамитом» *, Умело скрывая от белых банд и интер¬ вентов чушки металла, ученый сумел пере¬ править через линию фронта десятки пудов русского висмута и сдать их в Иркутске Санитарному управлению Пятой советской 1 К, А. Ненадкевич. Очерк исследования вис¬ мутовых руд Забайкалья, Чита, 1922.
армии. Решающую поддержку в этом ему оказал замечательный сын ленинской пар¬ тии, старейший большевик Федор Николае¬ вич Петров, руководивший тогда санитар¬ ной частью партизанских отрядов, участ¬ вовавших в освобождении Иркутска от кол¬ чаковцев и в восстановлении Советской власти в Сибири. В апреле 1921 г. Ф. Н. Петров был ут¬ вержден заместителем председателя Совета министров Дальневосточной республики. К. А, Ненадкевич писал о том, как Ф. Н. Петров предотвратил попытки вывезти пер¬ вый русский висмут за рубежи нашей Родины: «...Возможностью осуществить передачу пер¬ вого русского висмута Советской России я обязан бывшему первому министру здра¬ воохранения ДВР (Дальневосточной ре¬ спублики — Э. Л.) доктору Ф, Н. Петрову, который и дал распоряжение на провоз висмута через границу ДВР, а мне дал коман¬ дировку для сдачи его в Иркутске Военно¬ санитарному управлению Пятой армии»...1 Опираясь на помощь и поддержку Ф. Н. Петрова, Ненадкевич еще более ши¬ роко развил свою деятельность. «Бывший министр здравоохранения ДВР Ф. Н. Пет¬ ров,— писал далее К. А. Ненадкевич,— по моему докладу о положении исследова¬ ний и по моему ходатайству отдал раепо- 1 Там же, стр. 14. ряжение о принятии от меня лабораторией Министерства здравоохранения всего ос¬ татка висмутовой руды. Одновременно с этим им немедленно были отпущены сред¬ ства на оборудование устройств, позволяю¬ щих закончить проплавку руды. Работа эта был$ быстро и успешно выполнена ла- боратррией Минздрава». Показательно, что вскоре здесь было выплавлено еще около 120 кг металличес¬ кого висмута из забайкальских руд, а в сентябре 1922 г. К. А. Ненадкевич доложил Техническому совету ВСНХ, что им успешно выплавлено 500 кг металлического висмута. Следует сказать, однако, что эти до¬ стижения не скоро стали достоянием со¬ ветской промышленности редких металлов. До нас дошел протокол совещания об орга¬ низации производства металлического вис¬ мута в СССР, дотированный 2 декабря 1930 г. В нем отмечалось «совершенно не¬ удовлетворительное состояние дела с вы¬ явлением запасов висмута во всех извест¬ ных месторождениях Забайкалья (Белуха, Букука, Шерлова гора и др.)»1. Лишь в го¬ ды первых пятилеток были осуществлены меры, которые позволили создать прочный фундамент для широкого развития в нашей стране производства советского висмута. УДК 553.498 1 ЦГАНХ СССР, ф. 9071, on. 1, д. 163, лл. 29—30. КАМЕННЫЙ МЕТЕОРИТ СЕВЕРНЫЙ КОЛЧИМ Новый каменный метеорит найден в Красновишерском райо¬ не, Пермской области. Его об¬ наружил геоморфолог В. А. Си¬ гов в корнях вывороченного вет¬ ром дерева, близ прииска Север¬ ный Колчим, откуда он п полу¬ чил свое название. Это 135-й метеорит Советского Союза и второй, найденный в Пермской области. Размеры метеорита — 9Х X11X12 см, все — около 2 кг, он относится к широко распро¬ страненному классу оливип- энстатитовых хондритов и со¬ держит 1,34% Ni. Свежие зоны сложены из 0,5—2 мм оливино- вых и энстатитовых хондр с мик- ропорфировой, колосниковой и эксдевтрически-радиальной струк¬ туры с редкой вкрапленно¬ стью троилита п никелистого же¬ леза. Межхондровые промежут¬ ки состоят из неправильных, бо¬ лее крупных зерен этих же мине¬ ралов, цементирующих хондры п отдельные зерна бесцветного оли¬ вина. Поверхность хондрита по¬ крыта бугорчатой черной корой плавления. На Земле метеорит подвергся выветриванию, выра¬ зившемся в окислении сульфид¬ ного и металлического железа и частичном выносе его из метеори¬ та. В результате по трещинам и с поверхности образовались ко¬ рочки и пленки лимонита. Метеорит находился примерно на глубине 10—15 см в покров¬ ном эоловом суглинке. Минералогические изучение хондрита Северный Колчим про¬ должается. О. К. Иванов Свердловск Метеорит Северный Колчим Фото Е. Савченко 63
сообщения ЗВЕЗДЫ-СТАНДАРТЫ А. В. Харитонов Кандидат физико-математических наук Астрофизический институт АН Казахской ССР (Алма-Ата) Излучение нагретых тел при температу¬ рах ниже 500° С состоит почти исключи¬ тельно из инфракрасных и красных лучей и только по мере повышения температуры по¬ степенно обогащается лучами более корот¬ коволновыми. С ростом температуры не только увеличивается общая яркость тела, но и меняется распределение энергии в его спектре. Интенсивность синего и фиолето¬ вого излучения растет быстрее, чем крас¬ ного и желтого. Распределение энергии в спектре на¬ каленного тела совершенно однозначно свя¬ зано с его температурой, и это обстоятель¬ ство широко используется в астрофизике при определении температуры звезд и Солнца. Но распределение энергии в спект¬ рах небесных тел представляет и очень большой самостоятельный интерес, так как оно служит одной из фундаментальных аст¬ рофизических характеристик, дающих воз¬ можность судить о физических условиях и процессах на данном объекте. Однако получить ничем не искаженное спектральное распределение энергии до¬ вольно трудно. Пусть мы имеем, например, фотоэлектрический спектрофотометр. Этот прибор вычерчивает кривую, у которой ор¬ динаты пропорциональны интенсивности ис¬ следуемого излучения в соответствующей длине волны. Пример такой кривой — за¬ пись спектра звезды Веги — приведен на рис. 1. Ординаты каждой точки этой записи дей¬ ствительно пропорциональны энергии мо¬ нохроматических лучей с длиной волны X. Но, кроме того, они пропорциональны про¬ пусканию оптики прибора, чувствитель¬ ности приемника радиации (фотоэлектрон¬ ного умножителя) и пропусканию земной Рис. 1. Репродукция участка диаграммной ленты с записью спектра Веги. Длины волн уве¬ личиваются но оси абсцисс справа нелево. Ординаты кривой пропорциональны энергии Е (К) монохроматических лучей с длиной волны Видны линии поглощения, принадлежащие баль- меровской серии водорода с длинами волн в А: 6563 (На), 4861 <Hg), 4340 (Нт), 4102 (Н5^, 3970 (Не), 3889 (Hi;) и т. д. Скачкообразное увеличение ординат кривой межау Нз и На связано с переключением диапазона чувствительности прибора
атмосферы. Все эти величины довольно сильно зависят от длины волны. Таким образом, запись спектра одного лишь исследуемого источника не дает воз¬ можности судить о распределении энергии. Хотя искажающее действие атмосферы «работает» только для астрономических объектов, но искажение оптикой прибора и приемником радиации имеет место всегда. Для того, чтобы обойти перечисленные трудности, обычно сравнивают исследуе¬ мый источник света с эталонным источни¬ ком, в спектре которого распределение энер¬ гии хорошо известно. В качестве такого эталонного источника в лабораториях обычно используются лампы накаливания или газоразрядные, их электропитание осуществляется в строго контролируемом режиме. Предварительно они специально исследуются и калибруются при том же режиме питания. Сравнение исследуемого спектра и эта¬ лонного производится при помощи одного и того же спектрального аппарата, при этом влияние оптики и приемника радиации ав¬ томатически исключается. Задача оказы¬ вается решенной для лабораторного иссле¬ дования всех земных источников света. Другое дело — астрономические и не¬ которые геофизические объекты: звезды, ту¬ манности, планеты, кометы, свечение ноч¬ ного неба, зодиакальный свет, полярные сия¬ ния и т. д. Применение эталонной лампы при исследовании этих объектов не сни¬ мает всех трудностей, так как позволит из¬ бавиться только от искажения спектра опти¬ кой и приемником радиации. Искажение ис¬ следуемого спектра земной атмосферой ос¬ тается неустраненным. Для его учета нуж¬ но производить весьма трудоемкое опреде¬ ление спектральной прозрачности земной атмосферы. Оно должно делаться обяза¬ тельно одновременно (и каждый раз!) с наблюдением исследуемого объекта, так как прозрачность атмосферы меняется со вре¬ менем (иногда за несколько часов) и от ме¬ ста к месту. Однако все трудности отпадают, если для астрофизических исследований «соз¬ дать» внеатмосферные спектрофотометричес¬ кие стандарты: выбрать некоторое количе¬ ство звезд и тщательно исследовать рас¬ пределение энергии в их спектрах. Выпол¬ нив один раз со всеми предосторожностями это исследование, мы получаем для всех последующих спектрофотометрических на¬ блюдений других объектов очень удобные стандарты. Звезды как стандарты удобны по многим причинам. Прежде всего они находятся вне земной атмосферы. Поэтому, производя наблюдение в такой момент, когда исследуе¬ мый объект, например туманность, и звезда- стандарт имеют одинаковое зенитное рас¬ стояние, мы получаем и одинаковое ослабле¬ ние света атмосферой. При стандартизации по звездам отпадает и целый ряд техничес¬ ких трудностей и забот. Например, не тре¬ буется, как для большинства эталонных источников, оборудования для электропита¬ ния и его контроля. Излучение же многих звезд отличается большой стабильностью. Сформулируем теперь требования, кото¬ рые должны быть предъявлены к совокуп¬ ности звезд, выбранных в качестве стан¬ дартов. Прежде всего это должны быть не¬ переменные звезды. Далее, они должны быть достаточно равномерно распределены по небесной сфере. Желательно, чтобы в спект¬ рах избранных звезд было не слишком много сильных линий поглощения, этому требо¬ ванию хорошо удовлетворяют горячие звезды (так называемых ранних спектральных клас¬ сов О, В, А и отчасти F). Наконец, желатель¬ но, чтобы спектры этих звезд были измерены в возможно более протяженной области к. Хотя распределение энергии в звездных спектрах изучается с конца прошлого столе¬ тия и уже в тридцатые годы имелись до¬ вольно обширные и точные ряды измерений для целей стандартизации, ими не всегда можно было воспользоваться. Дело в том, что во всех измерениях, выполненных до само¬ го последнего времени (до 60-х годов), рас¬ пределение энергии в спектре звезды вы¬ ражалось лишь в относительных единицах. Кривая относительного распределения энер¬ гии позволяет только установить, что излу¬ чение с такой-то длиной волны во столько- то раз сильнее или слабее, чем с другой, но не дает абсолютных величин рассмат¬ риваемых потоков излучения. Для определе¬ ния температуры звезды этого вполне до¬ статочно, и, поскольку прежние измерения делались в основном для нахождения звезд¬ ных температур, исследователи ограничи¬ вались относительным распределением, полу¬ чить которое несравненно легче, чем рас¬ пределение абсолютное, когда монохромати¬ ческие потоки излучения выражены в абсо¬ лютных энергетических единицах (напри¬ мер, в эрг/см3-сек или вт/см-м2). 5 Природа, М 3 65
Е(\) Рис. 2. Распределение энергии в абсолютных едини¬ цах в спектре Веги. Данные относятся к непрерыв¬ ному спектру, которому на рисунке 1 соответствует огибающая кривая Между тем современная астрофизика на¬ стойчиво требует знания абсолютных вели¬ чин потоков излучения. Знать их необходимо для объяснения на современном теорети¬ ческом уровне многих процессов, происходя¬ щих в космических объектах. Кроме того, роль абсолютных измерений возросла и в связи с освоением наблюдений в ранее недоступных областях длин волн: в радио¬ диапазоне, в далекой инфракрасной обла¬ сти и в далеком («ракетном») ультрафиолете. В самом деле, как связать излучение одного и того же объекта, например, в далеком уль¬ трафиолете и в видимой области? Специаль¬ ные приемники радиации (так называемые счетчики фотонов), поднимаемые на раке¬ тах и спутниках для измерений в далекой ультрафиолетовой области, позволяют сразу получать поток в абсолютных энергети¬ ческих единицах. Аналогичная картина имеет место и в радиодиапазоне. Отсюда ясно, что и видимое излучение должно вы¬ ражаться в тех же единицах, и у звезд, вы¬ бранных для «создания» спектрофотометри¬ ческих стандартов, должно быть измерено абсолютное распределение энергии. Работа по созданию внеатмосферных спектрофотометрических стандартов, была начата в Астрофизическом институте АН Казахской ССР (Алма-Ата) в 1959 г. ав¬ тором настоящей статьи. Для наблюдений был применен построенный в мастерской Ин¬ ститута фотоэлектрический спектрофотометр, который был установлен на телескопе- рефлекторе с диаметром зеркала в 50 см. В качестве стандарта при описываемом исследовании звезд (так сказать «первичного стандарта») можно было бы приспособить какую-нибудь откалиброванную эталонную лампу. Однако, по ряду соображений, было решено воспользоваться тем обстоятель¬ ством, что к настоящему времени очень хорошо изучено распределение энергии в спектре Солнца. Оно определялось много раз астрономами-солнечниками: Абботом, Дж. Вильзингом, Е. Петтитом, Г. Ф. Сит¬ ником, Е. А. Макаровой, Д. Лабсом, Р. Пейтюро и другими. Точность отдельного ряда измерений невелика — не превышает 7—12%, но если усреднить все сделанные измерения, то точность повышается и, на¬ пример, в области 4000—7000 А становится равной 2—3%. Отметим, что согласно дан¬ ным профессора Г. Ф. Ситника (Москва, ГАИШ) лабораторная калибровка индиви¬ дуальной лампы выполняется (с учетом возможных систематических ошибок) с та¬ кою же примерно точностью или даже не¬ сколько хуже. На первый взгляд может показаться стран¬ ным, каким образом Солнце «откалибровано» точнее, чем лампы, которые калибруются в лабораториях в более благоприятной обета- новкб- Дело здесь в том, что приходится учитывать не только случайные ошибки из¬ мерений» но и ошибки систематические, свя¬ занные с погрешностями всех звеньев ап- паратуры для калибровки. С учетом систе¬ матических ошибок один ряд измерений спектра Солнца имеет большую погрешность (7_Ю% и более), чем калибровка лампы. Но ведь сделано усреднение результатов многих независимых рядов наблюдений, выполненных в разное время, в разных стра¬ нах, разными людьми и с разной аппарату¬ рой и методикой. В этом случае системати¬ ческие ошибки каждого ряда выступают по отношению -ко всей совокупности измерений уже как случайные и при усреднении в значительной степени исключаются. Излучение Солнца, если не рассматри¬ вать активные области, весьма стабильно. Специальные исследования показывают, что общее излучение Солнца если и колеблет¬ ся, то меньше чем на 0,5%. Использование Солнца как стандарта, естественно, не требует никакой аппарату¬ 66
ры и забот об электропитании, как в слу¬ чае применения лампы, и этот выигрыш компенсирует все возникающие неудобства. Их два: во-первых, Солнце дает сравни¬ тельно со звездами слишком много света, его нужно сильно ослаблять, причем в стро¬ го известное число раз, и светоослабляющие приспособления (диафрагмы, фильтры) должны быть тщательно исследованы; во- вторых, наблюдения стандарта (Солнце) про¬ изводились в дневные часы, а исследуемых звезд — в ночные. Это потребовало опреде¬ ления коэффициента прозрачности земной атмосферы не только ночью, при наблюде¬ ниях звезд, но и днем, при наблюдениях Солнца. Первый этап работы закончился в 1962 г. Было получено распределение энергии в аб¬ солютных единицах в спектрах 16 звезд ранних спектральных классов, иными сло¬ вами — создаваемые этими звездами вне¬ атмосферные монохроматические освещен¬ ности, выраженные в эрг/сек-см3. На рис. 2 приведена кривая, показывающая получен¬ ное таким способом распределение энергии в непрерывном спектре Веги. Точность ре¬ зультатов меняется по спектру в пределах от 5 до 11%. Эти данные уже неоднократно использовались сотрудниками Астрофизи¬ ческого института, ГАИШ и других обсер¬ ваторий для стандартизации спектрофото¬ метрических наблюдений туманностей и дру¬ гих объектов. Впоследствии автором совместно с 3. В. Карягиной была произведена, так сказать, «абсолютизация» относительного распределения энергии еще для 34 звезд, чем было расширено число звезд-стандар- тов. Данные об относительном распределе¬ нии энергии в спектрах этих звезд брались из наиболее надежных работ других астро¬ номов. Абсолютизация выполнялась на ос¬ нове следующих соображений. Ведь от¬ носительное распределение энергии, по са¬ мому смыслу понятия, выражено в каких- то произвольных, но постоянных для дан¬ ного спектра единицах. Следовательно, оно может быть переведено в абсолютное путем умножения на некоторое постоянное для всего данного спектра число — иными сло¬ вами, относительное распределение соответ¬ ствует абсолютному с точностью до по¬ стоянного множителя. Этот множитель мо¬ жет быть определен для каждой звезды пу¬ тем расчетов из соотношения звездных вели¬ чин' рассматриваемой звезды и некоторой стандартной, для которой известно абсо¬ лютное распределение энергии. В качестве стандартных использовались все 16 звезд, исследованных на первом этапе работы. Автором было исследовано также рас¬ пределение энергии в спектрах 14 наиболее ярких звезд в известном звездном скопле¬ нии Плеяды, весьма удобном для использо¬ вания в качестве стандарта. Точность, с которой вычислено абсолют¬ ное распределение энергии для 34 звезд, а также получено для звезд в Плеядах, со¬ ставляет примерно 8—10%, т. е. такая же как и для 16 звезд, изученных ранее. На первый взгляд, она может показаться не¬ высокой, тем более, что эти звезды реко¬ мендуются в качестве стандартов для после¬ дующих спектрофотометрических исследо¬ ваний. Однако, если использовать в аст¬ рофотометрии другой стандарт, например лабораторный источник, то в самом процес¬ се стандартизации будут вноситься боль¬ шие ошибки. Анализ очень многих работ по абсолют¬ ной спектрофотометрии Солнца показывает, что, по-видимому, при наблюдениях сквозь атмосферу нельзя получить в результате одной серии измерений точность абсолют¬ ных значений большую, чем 5—10%. Этот вывод справедлив и для звезд. Повысить точность можно только путем выполнения для одних и тех звезд совершенно независимых измерений (как это делалось для Солнца). Такие независимые измерения для звезд могут быть сделаны и частично уже сделаны: в 1963 г. закончена работа И. Н. Глушне- вой (ГАИШ), а совсем недавно, в 1965 г., опубликована большая работа Уилстропа (Претория в Южной Африке), в которой ис¬ следовано много южных звезд. В работах, выполненных в Астрофизическом институте, в ГАИШ и в Претории есть и общие звезды. Интересно бы обсудить такое предложе¬ ние. Известно, что наряду с лаборатор¬ ным эталоном метра в качестве хранителя величины этой единицы была принята длина волны определенной спектральной линии 1, т. е. был использован некий эталон, дан¬ ный самой природой. Подобно этому, не¬ целесообразно ли в качестве основного хра¬ нителя эталонного распределения энергии использовать некоторую совокупность хоро¬ шо изученных звезд, включая Солнце? УДК 535.863 1 1 ыетр = 1650763,73 длины волны оранжевой линии криптона Кг0в.
ГАЛЬКА—ИСТОЧНИК ИНФОРМАЦИИ О. А. Борсук, Ю. Г. Симонов Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова Путешествуя по берегам горных рек и озер, мы часто встречаем галечные отмели. Прослои и линзы галек бывают отчетливо видны в уступах террас, подмываемых ре¬ кой. В предгорной полосе ряда котловин Средней Азии, Забайкалья и в других ме¬ стах сцементированные галечники слагают толщи в сотни метров. Приглядишься и сна¬ чала поражаешься, насколько разнообразен цвет, форма, окатанность галек. Если по степени окатанности их разделяют на четы- ре-пять градаций, то форма кажется зна¬ чительно разнообразнее. Здесь и уплощен¬ ные и удлиненные, и дисковидные и т. п. Пожалуй, крайне редки только гальки ку¬ бической формы. Но при более вниматель¬ ном изучении начинают улавливаться и не¬ которые закономерности во всем этом мно¬ гообразии. Прежде всего легко отделить оса¬ дочные породы от изверженных — гальки последних, как правило, изометричнее по форме. Галька осадочных пород более чут¬ ко реагирует на изменение размера об¬ ломка, меняя при этом и свою форму. Изучая форму гальки и степень ее ока¬ танности можно, оказывается, получить значительную информацию об условиях ее образования и способе перемещения. Ока¬ танность гальки зависит от структуры и прочности породы, режима потока и длины пути. По окатанности галек восстанавливают условия их переноса и дальность пройден¬ ного ими пути. Форма гальки, определяе¬ мая соотношением трех главных осей (а — длинной, в — средней и с — короткой), зна¬ чительно реже используется как источник информации об условиях ее образования. Следует заметить, что мнения исследовате¬ лей по этому вопросу различны. Одни считают, что соотношения трех главных осей обломочной частицы (гальки) закономерно меняются в зависимости от условий ее об¬ разования. Другие ученые отрицают законо¬ мерность изменения формы обломка при изменении природных условий. Тем не ме¬ нее вопрос этот чрезвычайно важен хотя бы потому, что по характеру россыпей мы судим о коренных месторождениях полез¬ ных ископаемых. Большой материал, собранный нами в Забай¬ калье, и пробы галеч¬ ного аллювия из Сред¬ ней Азии, подтвержда¬ ют связь формы обло¬ мочных частиц (галек) с природными условия¬ ми их образования 1. Для числового выраже¬ ния формы обломочных частиц и галек исполь¬ зованы три коэффициен¬ та — в/а, с/в и с/а. Об¬ ломочный материал изу¬ чался на залесенных склонах северной зк- 1 Это мнение широко пропагандируется 'француз¬ скими учеными А. Кайо (1952, 1961) и Ж. Трикаром (1952, 1955). 68
Таблица 1 Изменение формы обломочных частиц (фракция 25—60 мм) на склонах и в мерзлотном забое Место отбора образцов Порода Коэффициенты форыы в/а с/в с/а Мерзлотный забой гранит 0,65 0,58 0,37 Склон южной экспо¬ зиции средне- зернис¬ тый 0,74 0,72 0,53 Склон северной эк¬ спозиции 0,70 0,61 0,41 Мерзлотный забой алевро¬ лит 0,50 0,50 0,25 Склон южной экспо¬ зиции 0,70 0,56 0,39 Склон северной эк¬ спозиции 0,67 0,50 0,33 спозиции, на остепненных склонах южной экспозиции и в мерзлотных забоях (см. табл. 1). Полученные данные показывают, что тенденции изменения формы обломочных частиц для разных пород одни и те же. Галь¬ ка во время движения в речном потоке ос¬ тается конформной, т. е. подобна форме ис¬ ходной обломочной частицы. В 1965 г. это было показано Н. В. Разумихиным экспе¬ риментально, наши полевые наблюдения подтверждают его вывод. Правда, это не относится к бурным горным потокам с водо¬ падами и эрозионными котлами, галька в них раскалывается или стачивается и те¬ ряет свою прежнюю форму. Но в полугор- ных реках и даже нижних течениях горных, где преобладает не раскалывание, а обкалы¬ вание и истирание галек, подобие их формы сохраняется. Все это позволяет судить об условиях формирования аллювия. Напри¬ мер, если сравним гранитную гальку из ал¬ лювия среднеазиатских рек с галькой в ре¬ ках Забайкалья, то легко видеть, что она более изометрична, чем гранитная галька последних. Если же проследить изменение формы галек в аллювии горной реки, на¬ пример Чон-Кызыл-су (Тянь-Шань), от ис¬ токов до устья, то можно обнаружить зако¬ номерное изменение формы галек при пере¬ ходе от одного пояса к другому. Такие же изменения, по-видимому, будут характери¬ зовать форму обломочных частиц при пере¬ ходе'от одной зоны к другой в направлении полюс — экватор. В образовании обломочных частиц большая роль принадлежит растрескиванию породы в результате динамических напря¬ жений, возникающих в связи с изменением объема породы. Одним из примеров подоб- / ных напряжений могут считаться термичес¬ кие, возникающие при изменении темпера* туры горных пород. В этом отношении инте¬ ресны исследования Б. Н. Достовалова (1961) о физических условиях образования морозобойных трещин. По теоретическим расчетам для облом¬ ков, образовавшихся при растрескивании сухих изоморфных пород в результате тер¬ мических напряжений, коэффициент формы в/а составляет 0,71. Известно, что сопроти¬ вление сдвигу равно половине сопротивле¬ ния разделыванию, а следовательно, соот¬ ношение с/а = 0,50. Именно такой формы и оказались обломочные частицы форми¬ рующиеся в сухих и жарких областях с резкими колебаниями температур. При из¬ быточном увлажнении и многолетнемерз¬ лых грунтах вода, попадая в вертикальные трещины в горной породе и замерзая в них, способствует развитию большого количества Изменение формы обломочных частиц по долине р. Чон-Кызыл-су при переходе от одного пояса к другому. именно таких трещин и, соответственно, появлению обломков уплощенно-удлинен- ной формы. В областях влажного и теплого климата форма обломочных частиц благо- Таблица 2 Изменение формы галек гранитоидов в аллювии различных физико-географических областей Название областей Коэффициенты формы в/а с'а с/а Субполярные Гумидные . . Аридные. . . 0,55—0,70 0,60—0,70 0,60—0,70 0,45—0,55 0,58—0,67 0,67—0,71 0,23—0,38 0,35—0,47 0,47—0,50 69
даря расклинивающему действию 'гонких водных пленок будет промежуточной ме¬ жду обломками аридных и полярных или субполярных областей. Мы изучали форму галек гранитоидов. Соотношение в/а меняется в значительных пределах, не давая четкого указания на природные условия формирования обломоч¬ ной частицы. В отличие от этого соотно¬ шение с/в (коэффициент уплощения) ме¬ няется закономерно в зависимости от изме¬ нения природных условий (см. табл. 2). . Для палеогеографического анализа в приэкваториальных и субтропических об¬ ластях можно использовать смену аридных и плювиальных эпох, а в областях холод¬ ных и умеренных — смену холодных и теп¬ лых эпох. Подобные исследования необходимо про¬ водить во всех геологических экспедициях, занимающихся поисками россыпных место¬ рождений полезных ископаемых. УДК 553.624 МЕДЬ ДЖЕЗКАЗГАНА И. П. Д ру жинин Геологический институт АН СССР (Москва) ТТе всегда геологу бывает легко выяс- -“нить происхождение того или иного вида полезного ископаемого. Иногда на это уходят многие годы упорного и напряжен¬ ного труда в экспедициях и лабораториях. Некоторые же проблемы решаются на про¬ тяжении целых поколений. Весьма показателен в этом отношении пример изучения Джезказганского место¬ рождения, которое известно почти каждому школьнику. Интересно отметить, что мед¬ ные руды здесь использовались человеком еще в глубокой древности. Однако и сейчас существует много нерешенных вопросов. Наибольший практический и теоретический интерес заслуживает главный вопрос — происхождение сульфидного оруденения (меди, свинца, цинка). Зная закономерности образования полиметаллических сульфид¬ ных руд, можно успешнее проводить развед¬ ку новых залежей. За последние годы при изучении геологии Джезказгана получено много новых данных, которые свидетельствуют об осадочном про¬ исхождении сульфидного оруденения 1 Существует другая точка зрения, согласно которой сульфидное оруденение Джезказгана рас¬ сматривается как гидротермальное. Иными слова¬ ми, оно образовалось в результате кристаллизации рудного вещества иэ глубинных горячих водных растворов. Причем оставалось неясно, приурочено ли оно к осадкам определенного генетического типа или контролируется исключительно гру- бозернистостью и проницаемостью песча¬ ных пород вообще. Ответить на этот вопрос могли лишь детальные литолого-фациаль- ные исследования рудоносных отложений одноименной свиты. Однако на этом пути ученых встретили немалые трудности, свя¬ занные главным образом с отсутствием в разрезе фауны и микрофауны. Остатки фло¬ ры в породах свиты сравнительно редки, спорово-пыльцевые комплексы характери¬ зуются бедным составом, а их формы имеют широкий возрастной диапазон. Кроме того, в разрезе свиты отсутствуют литологически выдержанные слои (за исключением рай- мундовского конгломерата и кремней или кремнистых известняков). Все эти данные позволили считать меденосные отложения Джезказгана практически немыми, а возраст их условно принять как среднека¬ менноугольный. Несколько лет мы работали в Джезказ¬ гане, занимаясь изучением меденосных от¬ ложений. К этому времени для угленосных толщ Советского Союза был разработан фа- циально-циклический метод, который и был применен на нашем месторождении. Уда¬ лось восстановить условия образования ме¬ деносных отложений, выделив три группы 70
пород: континентальную, лагунно-дель¬ товую и морскую, а также подтвердить пред¬ ставления крупного советского ученого В. М. Попова о приуроченности пластового сульфидного оруденения меди, свинца и цин¬ ка к песчаным породам дельты. Кроме того, были выяснены закономерности строения толщи, тип приморского ландшафта, в ко¬ тором происходило накопление осадков ру¬ доносной свиты и другие вопросы. Оказа¬ лось, что отложения различной фациальной природы (различных физико-географических условий образования) закономерно и после¬ довательно сменяют друг друга на площади и во времени. Такая особенность позволила выделить в меденосной толще циклы, каж¬ дый из которых рассматривается как гене¬ тический комплекс вполне определенных по¬ род. Например, в вертикальном разрезе каждый цикл по естественному «набору» пород отличается от соседних, а благодаря своей устойчивости может прослеживать¬ ся на десятки километров по площади Джез¬ казганской впадины. Циклы выгодно отли¬ чаются от отдельных слоев или пластов, которые непостоянны в разрезах, что поз¬ волило использовать их как элементы стра¬ тиграфической шкалы. Выделению циклов в Джезказгане по¬ могли ископаемые почвенные образования. Периодическое повторение их в разрезе вы¬ звано здесь колебательными движениями земной коры — последовательной сменой не¬ значительных поднятий Джезказганской впадины опусканиями. Они происходили на фоне общего воздымания огромной терри¬ тории, что вызвало устойчивую регрессию (отступание) материкового моря в джезказ¬ ганское время. В периоды поднятий при¬ морской равнины рельеф выравнивался и в это время формировались континентальные почвенные осадки. Интересно, что пестрая окраска, трещины усыхания и слойки седи- ментационного гипса позволили восстано¬ вить существование в Джезказгане в сред¬ некаменноугольное время жаркого и за¬ сушливого климата. Один из видов ископаемых почв Джез¬ казгана представлен береговыми такырами. Их положение в циклах можно сравнить с положением угольных пластов, например, в циклах из разреза среднекаменноуголь¬ ных отложений Донбасса. Береговые такыры устойчивы в разрезах и поэтому рассматри¬ ваются как маркирующие слои. Другой тип'ископаемых почв считается аналогом се- Рис. 1. Схема строения поч¬ венного ритма (Р ). Нижняя часть ритма обычно пред¬ ставлена песчаниками серо¬ го цвета, которые плохо от¬ сортированы и почти лише¬ ны какой-либо слоистости. Для них характерны еди¬ ничные трещины усыхания, следы некоторого взмучива¬ ния осадка, а также псев¬ доморфозы кальцита, по-ви¬ димому по остакам корней растений. Эта часть ритма называется подпочвой.Верх¬ няя часть ритма — собст¬ венно почва — красные алевролиты или аргиллиты, которые резко выделяются в разрезах своей яркой ок¬ раской. Для собственно почвы характерна комкова¬ тая текстура и многочислен¬ ные желвакообраэные псев¬ доморфозы кальцита (оче¬ видно также по остаткам корней растений). Послед¬ ние создают причудливый ветвистый рисунок породы. Мощность почвенных рит¬ мов обычно не превышает 3,5 м; при многократном повторении они образуют слой, измеряемый метрами или первыми их десятками ро~бурых почв пустынных зон СССР. Поч¬ вам этого типа также характерно ритмич¬ ное строение 1 (рис. 1). Установление циклического строения разреза и выяснение приуроченности пла¬ стового сульфидного оруденения Джез¬ казгана к песчаным осадкам подводной дель¬ ты позволило изучить особенности размеще¬ ния в недрах полезного ископаемого. По палеогеографическим картам выяснялось расположение в плане осадков различного типа для прибрежной части материкового 1 В отличие от циклов, охватывающих группу слоев различной фациальной принадлежности, рит¬ мичное строение представляет собой простой тип че¬ редования. Оно может быть характерно для каждого слоя в отдельности. В данном случае ритмичное строение рассматривается как чередование в разрезе прослоев почвы и подпочвы. 71
Рис. 2. Фациально-палеогеографцческая карта об¬ разования рудоносных осадков составленная по подошве одного из циклов джезказганской свиты (горизонт златоуст). 1 — полого выступающий участок суши, 2 — мелководные красноцветные песчаные осадки фации подводной части дельты, 3 — то же, но более глубоководные и сероцветные, 4 — алевритовые осадки фации зоны волновой ряби ааливно-лагунного побережья частично материко¬ вого моря, 5 — песчаные осадки фации кос и пере¬ сыпей, 6 — участки, содержащие медное оруденене- ние, 7 — границы фациальных зон, 8 — современ¬ ная граница распространенения пород джезказган¬ ской свиты. Стрелки указывают направление поступ¬ ления обломочного материала в дельте моря. Оказалось, что сульфидное оруденение в осадках дельтовых выносов сконцентриро¬ вано не на любых участках, а тяготеет иск¬ лючительно к авандельтовому фронту, непосредственно примыкающему к зоне перехода песчаных осадков дельты в без- рудные песчаные осадки кос и пересыпей (рис. 2). Кроме того, по специально собранным многочисленным образцам пород восстано¬ влены некоторые геохимические особенности стадий накопления осадков и превращения их в горные породы. Большой интерес, на¬ пример, вызвало распределение в Джез¬ казганской впадине остаточного органичес¬ кого углерода *. В Джезказгане могло про¬ исходить в грубых песчаных осадках аван- дельты в анаэробных условиях при выде¬ лении сероводорода сульфатредуцирующими бактериями за счет первичного обогащения осадков органическим веществом. Такое мнение подтверждается очень интересными исследованиями, которые проведены в Ин¬ ститута микробиологии АН СССР. В результате микробиологического об¬ следования месторождения обнаружено ши¬ рокое распространение на нем сульфатреду- цирующих бактерий. За счет чего же они живут и развиваются? Оказалось, что шахт¬ ные воды Джезказгана содержат сульфаты, а характер среды их восстановительный или, как говорят геохимики, среда имеет достаточ¬ но низкий окислительно-восстановитель- ный потенциал. Кроме того, экспери¬ ментально установлено, что бактерии De- sulfovibrio desulfuricans могут усваивать органическое вещество, которое ранее эк¬ страгировалось из рудоносных пород смесью спирта и бензола. В одном случае было даже установлено развитие бактерий непосредственно на органическом веществе измельченного песчаника, который не под¬ вергался экстрагированию. По результатам этих исследований сделан вывод, что в дале¬ ком геологическом1 прошлом рудоносные породы Джезказгана содержали органичес¬ кое вещество, которое могло вполне усваи¬ ваться бактериями типа Desulfovibrio de¬ sulfuricans. А следовательно образование сульфидов в Джезказгане могло происхо¬ дить за счет сероводорода биогенного про¬ исхождения. Нам кажется, что проведе¬ ние подобных фациально-циклических ис¬ следований при изучении других меденос¬ ных толщ Советского Союза привлечет внимание многих исследователей, так как может оказаться весьма полезным для выяснения закономерностей локализации в них полезных ископаемых. У ЦК 553.43 1 Максимум значения углерода на одной из построенных палеогрунтовых карт (> 0,10% Сорг) как раз определяет зону авандельты, т. е. положе¬ ние сульфидной залежи в плане. Причем осадки дельтовых выносов в разрезе свиты оказались вооб¬ ще аномально обогащенными остаточным органиче¬ ским углеродом (до 1,47% Сорг) по сравнению со всеми прочими фациями разреза свиты (исключая собственно морские). 72
ГИМАЛАЙСКИЙ МЕДВЕДЬ В. IT. Сысоев Хабаровский краеведческий музей тчималайский, или белогрудый, медведь •*- обитает в нашей стране только на юге Дальнего Востока. Типичный житель сме¬ шанных кедрово-широколиственных лесов, он избегает тайги. Интересно, что этот зверь никогда не скрещивается с бурым мед¬ ведем, хотя эти два родственных вида жи¬ вут в одних и тех же местах. Гималайский медведь ведет полудревес- ный образ жизни и в любом возрасте хорошо лазает по деревьям. Уши у него длиннее, чем у бурого, волосяной покров — реже и короче, за исключением боковых частей шеи. Шерсть у гималайского медведя бле- стяще-черного цвета, и только на подбород¬ ке и в верхней части груди - белая. Это белое пятно на груди напоминает силуэт летящей чайки. Шелуди и кедровые орехи — любимая и основная пища белогрудого медведя. При большом их урожае медведь до того зажи- ревает, что почти половина его веса при¬ ходится на подкожное сало. Когда ранний снег покрывает землю, медведь разгребает его лапами и выискивает желуди. Если же желудей нет, то он пробавляется кедровы¬ ми орехами. В осеннее время этот лесной гурман не брезгает и диким виноградом, который после первых заморозков становится сладким. Берлогу медведь обычно подготавливает заблаговременно, как правило, в дуплах крупных деревьев и значительно реже в корнях. На сотню древесных берлог встре¬ чается 2-3 земляных. Для берлоги гималайский медведь пред¬ почитает липу с большим сухим дуплом, от¬ верстие которого прикрыто ветвями расту¬ щего рядом хвойного дерева (ели, пихты) или самой же липы, чтобы внутрь дупла не попадали осадки. Если входное отверстие мало, медведь расширяет его зубами. Лю¬ бое дуплистое дерево, облюбованное мед¬ ведями, служит им как берлога длительное время, иногда — несколько десятилетий. Об этом красноречиво говорят царапины снаружи и внутри дерева, сделанные зве¬ рями в различные годы. Забираясь на де¬ рево, медведь оставляет едва заметные ца¬ рапины, спускаясь — длинные бороздки от когтей, видные издалека. Если не нашлось подходящей липы, мед¬ ведь довольствуется берлогой в стволе кедра корейского. При этом он чаще залегает в сухом дереве со сломанной верхушкой, про¬ грызая вход внутрь. В сухих кедрах мед¬ ведь лежит не ниже двух-трех метров от земли, в живых же деревьях очень высоко, в 15 п даже 25 м — где-либо в развилке усохшей, или обломанной вершины. Стенки выгнившего внутри кедра очень тонки, по- Молодой гималайский медведь Фото автора 73
Берлога гималайского медведя в живой липе. Б этой берлоге жил медведь весом в 160 кг Фото автора этому весной медведь покидает свою зим¬ нюю квартиру не через входное отверстие, а проламывает новую дыру на уровне леж¬ ки. На третьем месте в выборе берлог стоит самое толстое дерево Приамурья — то¬ поль, достигающий в диаметре 3 м.- Тополя чаще других деревьев бывают дуплистыми. Но в этих дуплах сыро, поэтому медведь не особенно любит их. Еще реже встре¬ чаются берлоги в ильмах, ясенях, ребри¬ стой березе, лиственнице. В берлогу медведь всегда залезает за¬ дом. Проникнув в дупло и убедившись, что оно сухое и по диаметру достаточно для устройства берлоги, гималайский медведь тщательно соскребает со стенок гнилушки н обкусывает неровности. Этот материал падает на дно и служит медведю постелью. Иногда этот настил достигает в толщину 1,5 м. Охотники называют его «пробкой», ибо он как бы закупоривает нижнюю часть дупла. Изредка пробка располагается где- то посередине прогнившего дерева. Щели или отверстия от вывалившихся сучьев зверь затыкает изнутри. Входное же от¬ верстие всегда остается открытым. Обычно медведь спит на животе или на боку; в узких же дуплах— в полусидячем положении. Если осторожно заглянуть в берлогу, то в отверстие виднеется шерсть спины и загривка, а голова спрятана между перед¬ ними лапами. Но если медведь слышит, как человек подходит к берлоге или лезет по дереву, то с ним приходится встречаться «лицом к лицу». Медведь неохотно покидает древесную берлогу. Ни стук топора по дереву, ни стрельба по берлоге (если пуля не задела зверя) не заставят медведя уйти из теплого убежища. Терпеливо переносит он и дым. Бывает и так, что охотники, потеряв всякую надежду выпугнуть зверя из берлоги, сру¬ бают или спиливают дерево. Упав на землю, старое дерево растрескивается, а иногда и разваливается на части, но медведь благо¬ получно выбирается из-под обломков и пы¬ тается проворно скрыться в зарослях. В годы неурожая кедровых орехов и же¬ лудей медведь ложится в берлогу до выпа¬ дения устойчивого снега. На среднем Си- хотэ-Алине это происходит в конце октяб¬ ря — начале ноября. Но в годы обильного урожая медведи бродят до января. Иногда медведи залегают в берлогу сра¬ зу, будто хорошо знают ее месторасположе¬ ние, а в других случаях долго ищут ее, зале¬ зая по пути на все подходящие деревья. Ча¬ ще всего, найдя дупло, медведь устраи¬ вает где-либо невдалеке под кедром времен¬ ное гнездо из ветвей ели или пихты. В нем он отлеживается несколько дней, очищая кишечник перед зимней спячкой. В бассейнах рек Хора и Анюя медведи начинают покидать берлоги в начале апреля, некоторые особи выходят из берлоги в кон¬ це марта. Толщина подкожного сала у них в это время почти такая же, как и в начале зимы, но сало уже не то, что осенью: оно дряблое и из него нельзя вытопить жир. Первое время медведь довольствуется остатками прошлогодних желудей, орехов и ягод, затем переходит на питание побегами трав и кустарников; он вырывает также корневища, ловит беспозвоночных. Осо¬ бенно любит медведь личинки жуков и ос, которых достает из гнилых деревьев, раз¬ грызая и разрывая их когтями. Если же 74
он находит гнездо диких пчел, то, чтобы полакомиться ими, он разгрызает подчас очень толстые деревья. Летом в питании гималайского медведя преобладает зеленая растительная пища — побеги и корневища растений. В это вре¬ мя года он иногда разоряет гнезда крупных птиц, поедая яйца и птенцов. В середине лета зверь переходит на питание ягодами, особое предпочтение отдавая черемухе, по¬ спевающей под Хабаровском в июне. За¬ бравшись на дерево, медведь обламывает почти все ветви, которые он не сбрасывает на землю, а складывает под себя в развил¬ ке крупных деревьев. В этом же месяце он охотно залезает на дубы, если есть же¬ луди. Забирается медведь и на кедры за недозревшими шишками, но значительно ре¬ же, чем на дубы и черемуху. Кроме нагромождения поломанных ветвей (кормовых «гнезд»), на крупных деревьях можно видеть иногда «гнезда», где зверь не кормился, а отдыхал, или прятался от своих врагов. Такие «гнезда» встречаются на липах и кедрах; в отличие от кормовых они расположены на нижних сучьях. Спасаясь от гнуса, медведь залезает в просторные дупла и летом. Мне много раз приходилось днем заста¬ вать гималайского медведя на кормежке, как на земле, так и на деревьях, поэтому я склонен причислять его к животным, ве¬ дущим дневной образ жизни. В сумерки же зверь нападает лишь на пасеки. ...Однажды на р. Матай (приток Хора) зимой была добыта молодая медведица с но¬ ворожденным медвежонком. Длина медве¬ жонка составляла всего 25 см. Он был сле¬ пой, покрыт еле заметными редкими беле¬ сыми волосками. Чрезмерно большой язык едва промещался во рту. Вес медвежонка достигал 352 г. Человека гималайский медведь очень боится и никогда на него не нападает. Бы¬ вает, что выгнанному из берлоги зверю, охотник* отрезает путь к спасению и тот вынужден бросаться на своего обидчика. Но стоит охотнику посильнее ткнуть медве¬ дя стволом ружья, как зверь пускается в бегство. В Приморском и на юге Хабаровского краев ежегодно добывается не менее 500— 600 гималайских медведей, главным образом в берлогах. Некоторые медвежатники за зиму берут по нескольку медведей. Отыс¬ кать берлогу гималайского медведя значи¬ тельно легче, чем бурого, да и сама охота значительно проще и безопаснее. Добытые медведи (мясо и шкура) исполь¬ зуются самими охотниками, поэтому по дан¬ ным заготовок медвежьих шкур судить о ко¬ личестве убитых медведей нельзя. Кроме мяса и шкуры, большую ценность пред¬ ставляет медвежий жир и желчь, широко используемые как лекарственное средство. Сейчас численность гималайского мед¬ ведя в Приамурье сокращается. Причины — интенсификации охоты, систематическая порча его берлог при порубке деревьев, а также вырубка кедровников, дающих медве¬ дю корм и укрытие. Гималайский медведь не приносит ни¬ какого вреда. Это ценный охотничье-про- мысловый вид. Кроме того, он хорошо под¬ дается дрессировке и служит украшением многих зверинцев. Этот зверь вполне заслу¬ живает охраны, поэтому отстрел гималай¬ ского медведя должен вестись по лицензиям. УДК 599.742.2 НА ПОРОГЕ В КОСМОС —ИСПАНИЯ Еще одна страна выходит в космос. Согласно планам, в 1967 г. в Испании намечено осущест¬ вить ,запуск двенадцати ракет «Джуди-Дарт» (на высоту 70 км), восьми более мощных ракет «Ар- кас» и одной ракеты «Кентанр» (на высоту 180 км). Космические исследования в Испании сдерживает нехватка средств, вообще мало выделяе¬ мых на развитие науки в этой стране. Так, в 1966 г. на работы по изучению космоса было ас¬ сигновано всего только 65 млн. песет. Поэтому испанские уче¬ ные ищут союза с зарубежными учеными и организациями. Фран¬ цузские специалисты помогут им в подготовке кадров, научные учреждения США — оборудова¬ нием. «Uiine nouvelle», 1966, N 8, p. 27 (франция) 75
tuagu iiwnnii ВОПРОСЫ МЕДИЦИНЫ— АВИАЦИОННОЙ И КОСМИЧЕСКОЙ НА XV МЕЖДУНАРОДНОМ КОНГРЕССЕ В ПРАГЕ Профессор И. М. Хазен, Ф.П. К ос мо л и иски и Кандидат медицинских наук С 26 сентября по 1 октября 1966 г. в Праге проходил XV Международный конгресс по авиационной и космической медицине. В работах его участвовали деле¬ гаты 32 стран. Наиболее многочисленное представительство было от Чехословакии (около 100 чел.), СССР (50 чел.), США (37 чел.), Франции (30 чел.) и Польши (28 чел.). Советскую делегацию возглавлял акад. В. В. Парин. На конгрессе было заслушано более 250 докладов. Большая часть из них так или иначе касалась проблемы приспособле¬ ния организма к условиям окружающей среды при полетах на различных современ¬ ных летательных аппаратах. Затронуты бы¬ ли различные аспекты авиационной и кос¬ мической физиологии; большое внимание, в частности, было уделено проблеме реги¬ страции физиологических функций в ус¬ ловиях полетов. Доклад В. В. Парина и Р. М. Баевского (СССР) был посвящен применению киберне¬ тики для исследований в области косми¬ ческой физиологии. В нем показаны основ¬ ные принципы создания систем для реги¬ страции физиологических функций в полете и обработки полученных данных. X. Руффель-Смит и X. Патрик (Англия) рассказали о применении специального жи¬ лета с датчиками для регистрации физиоло¬ гических функций (пульс, дыхание) у пило¬ тов пассажирских самолетов. Наибольшее эмоциональное возбуждение у летчиков за¬ регистрировано при посадке и взлете само¬ лета. Проблема летного стресса (напряжения) была затронута и в ряде других сообщений. JI. С. Исаакян (СССР) привел данные о наи¬ большем эмоциональном напряжении лет¬ чиков на взлете и при посадке самолетов. Автор обратил внимание на то, что у опыт¬ ных пилотов старше 40 лет эмоциональные реакции заметно снижены. Это зависит как от возраста, так и от опыта летчиков, но, очевидно, вторая причина имеет более су¬ щественное значение в выработке эмоцио¬ нальной устойчивости. X. Виссфельд (ФРГ) полагает, что для обеспечения безопасности полетов необходи¬ мо улучшение процесса посадки самолетов и создание более комфортных условий работы пилота в кабине. В докладе Дж. Руффа (США) рассматривались вопросы психоло¬ гической адаптации космонавтов к различ¬ ным действующим факторам в полетах на космических кораблях «Меркурий». Эмо¬ циональные реакции на полет зависят от индивидуальных особенностей космонавта, предшествующей летной подготовки и тре¬ нированности. П. В. Буянов (СССР) сообщил о прог¬ нозировании здоровья космонавтов в поле¬ тах, и в связи с этим — об отборе космо¬ навтов по медицинским показаниям. Ос¬ новной критерий устойчивости организма человека в полете, по мнению автора,— стабильность сердечно-сосудистой и цент¬ ральной нервной систем. Серьезный анализ сложных механизмов регуляции, адаптации и компенсации функ¬ ций при ускорениях был представлен в 76
Члены советской делегации на вокзале в Праге. Слева направо: доктор медицинских наук Р. М. Ба¬ евский, академик В. В. Парин, профессор Г. JI. Комендантов, доктор медицинских наук Т. Н. Крупина Фото В. Попова докладах А. С, Барера, Е. Ф. Котовского, П. В. Васильева, И. М. Хазена (СССР), JI. Жилека и 3. Трояна (ЧССР), 3. Жетона и 3. Сароля (Польша) и др. Должное внимание уделено было также проблеме кислородной недостаточности ор¬ ганизма и адаптации к ней. Так, в сообщении, Н. А. Агаджаняна, А. Г. Кузнецова, В. В. Ларина (СССР) была показана эффек¬ тивность высокогорной тренировки в по¬ вышении устойчивости организма к раз¬ личным экстремальным воздействиям. Выступление X. Дж. фон Бекка было посвящено проблеме взрывной декомпрес¬ сии, т. е. предельно быстрому падению ат¬ мосферного давления, что может произойти при аварийной разгерметизации кабины космического корабля. Цель его исследо¬ ваний — изыскание возможности повыше¬ ния устойчивости организма к декомпрес¬ сиям в условиях космического полета. В исследованиях на шимпанзе при перепаде атмосферного давления от земного до почти полного вакуума было обнаружено, что за промежуток времени в 5—20 секунд изменения в организме обезьян носили обратимый характер, хотя потеря сознания у них продолжалась 2—2,5 мин. С обобщением данных медицинского обе¬ спечения полетов космических кораблей «Меркурий» и «Джемини» выступил Ч. Бер¬ ри (США). Автор дал характеристику функ¬ ционального состояния космонавтов в по¬ лете с оценкой их работоспособности как в кабине корабля, так и в открытом космо¬ се. Изменения обменных процессов у кос¬ монавтов, в частности водно-солевого и бел¬ кового обмена, зависят, по мнению автора, от ограничения подвижности, повышенного содержания кислорода, смены питания и др. Автор отметил, что правильный режим труда и отдыха обеспечивает достаточную работоспособность космонавтов. Так, экипаж «Джемини-7» имел распорядок дня, при¬ ближающийся к земному; питание в этом полете было улучшено, В результате откло¬ нения в состоянии организма космонавтов под влиянием двухнедельного полета были относительно небольшими. Ряд докладов был посвящен работоспо¬ 77
собности человека в открытом космосе. По данным II. В. Васильева (СССР), выход А. Леонова в космос сопровождался значи¬ тельным эмоциональным напряжением. Так, частота пульса у него была 148—150 уда¬ ров в минуту, а при возвращении на ко¬ рабль — до 162 ударов в минуту. Нервное напряжение и повышенная двигательная активность привели к повышению темпера¬ туры до 37,6°. Полет космического корабля «Восход-1» доказал возможность пребыва¬ ния и работы человека в свободном косми¬ ческом пространстве. Данные о работоспособности американ¬ ских космонавтов при их нахождении вне кабины привел Ч. Берри. Выполнение работ в открытом космосе затруднено, каждое дви¬ жение космонавта влечет за собой целую серию «противодвижений»; координация движений нарушается. В результате Р. Гордон («Джемини-11») затратил на опе¬ рацию по стыковке корабля с ракетой-ми¬ шенью более 20 мин. вместо 30—40 сек., которые он затрачивал на аналогичную опе¬ рацию при тренировке в «бассейне невесомо¬ сти» в фюзеляже самолета, совершавшего по¬ леты по параболе Кеплера. Космонавт быстро уставал при работе, у него подня¬ лась температура тела, частота пульса до¬ ходила до 160 ударов в минуту. На конгрессе была широко освещена про¬ блема профессиональной патологии летнот состава. Сверхскоростные, высотные и дли¬ тельные полеты в современной авиации предъявляют повышенные требования к ор¬ ганизму летчика. Огромные нагрузки на центральную нервную и сердечно-сосуди¬ стую системы, на вегетативные функции в эмоциональную сферу откладывают с годами свой отпечаток на здоровье летчиков. По¬ этому изучение возрастной патологии у лет¬ ного состава приобретает актуальное зна¬ чение как с точки зрения сохранения здо¬ ровья летного состава, так и с точки зрения безопасности полетов. В выступлении Р. Мак Ферлана (США) содержался анализ возрастного состава лет¬ чиков некоторых авиационных компаний г ттжшт*ш& Wetcosmcae 78 В зале заседаний Конгресса. Выступает В. А. Попов (СССР); в президиуме Ч. Берри (слева) и В. Долежал (ЧСС.£) Фото В. Попова
США. Если В 1964 г. 17,4% всех пилотов были в возрасте от 50 до 60 лет, то расчеты показывают, что в 1974 г. в этой возрастной группе будет 56,2% пилотов. По его дан¬ ным, в авиакомпаниях, где лучше поставлено медицинское обеспечение полетов, меньше списывают с летной работы пилотов и мень¬ ше аварий. Поэтому следует совершенство¬ вать медицинское обслуживание и медицин¬ ский контроль над летным составом. С обстоятельным докладом на эту же тему выступил А. Н. Бабийчук (СССР). Он показал, что с увеличением возраста и стажа летной работы заболеваемость сердечно¬ сосудистой системы возрастает (атероскле¬ роз, гипертония), у летчиков старше 40 лет обнаруживается тенденция к избыточному весу. Но, наряду с этим, с возрастом растет профессиональный опыт, летчик становится более осмотрительным и уравновешенным. Вот почему с возрастом снижается аварий¬ ность. Автор полагает, что при медицинском освидетельствовании летного состава нуж¬ но учитывать не столько возраст, сколько индивидуальные качества летчиков, их про¬ фессиональный опыт и фактическую работо¬ способность. А. И. Кравцов и JI. С. Исаакян (СССР) привели данные о возрастных изменениях сердечно-сосудистой системы у пилотов гражданской авиации. Так, у пилотов стар¬ ше 40 лет атеросклероз встречается вдвое чаще, чем у лиц такого же возраста других профессиональных групп. В сообщении Я. Хорновского и Т. Закревского (Поль¬ ша) содержалась мысль, что ежегодно из авиации отсеиваются наиболее неустойчивые и слабые летчики, а более опытные и крепкие остаются. X. Мооткс (ФРГ) сообщил результаты изучения нагрузки у 300 бортпроводниц (стюардесс) при длительных полетах. После длительных полетов у женщин возникает бессонница, усталость, ухудшается память. ♦ в; Эго объясняется тем, что стюардесса вы¬ полняет работу с большой физической нагруз¬ кой в условиях некоторого кислородного голодания. Выступавший рекомендовал при отборе учитывать конституцию, состояние здоровья, а не только знание иностранных языков. П. А. Кемпбелл (США) сделал попытку переосмыслить явления иллюзий и дезориен¬ таций, наблюдавшиеся в космических поле¬ тах и при их имитации. Автор считает, что невесомость не является причиной появле¬ ний иллюзий, а сами иллюзии, по-видимому, не были ясно выражены и могли зависеть от ряда причин, в том числе от плохого само¬ чувствия (нарушения режима отдыха), не¬ привычной обстановки полета и т. д. П. А. Кемпбелл считает необходимым отби¬ рать космонавтов, нечувствительных к иллю¬ зиям. В докладе Ю. Г. Григорьева и Е. Е. Ко¬ валева (СССР) был разобран вопрос о радио¬ биологической оценке радиационной опасно¬ сти космических полетов и о защите космо¬ навтов. Ионизирующая радиация будет дей¬ ствовать в комплексе с другими факторами космического полета (длительно действую¬ щая невесомость, измененный состав газо¬ вой среды, своеобразие условий жизни в кабине корабля и т. д.), что может существен¬ но повлиять на конечный радиобиологи¬ ческий эффект. Учитывая сложную радиа¬ ционную обстановку в космическом полете, необходимо предусмотреть создание систе¬ мы безопасности от радиации при космичес¬ ких полетах. В небольшом обзоре трудно охватить всю тематику конгресса. В целом можно сделать вывод, что круг вопросов, рассмат¬ риваемых авиационной и космической ме¬ дициной, неизмеримо расширился за пос¬ ледние годы, а глубина исследований не¬ сомненно возросла. УДК 613.693 АТОМНЫЕ «ДЕТЕКТИВЫ» В отделе аналитической'хи- мии Института ядерных иссле¬ дований Польской Академии наукг разработан спектрохими¬ ческий метод определения со¬ держания в рудах микроскопи¬ ческих количеств таких элемен¬ тов, как уран, галлий, индий, бериллий, таллий, а также мини¬ мальных включений графита и кокса. Исследования химиков - атомистов имеют большое прак¬ тическое значение, так как поз¬ воляют обнаруживать следы эле¬ ментов, составляющих 0,00005% руды. Новый метод уже нашел применение на ряде крупнейших промышленных польских пред¬ приятий для анализов много¬ численных материалов высокой чистоты. «Biuleiyn naukowo— iechnizny РАР», 1966, М 277, стр. 16 (Польша) 79
А н "3" Ф,^/СЕСУЗ СОЗДАТЕЛЬ МОЩНЫХ УСКОРИТЕЛЕЙ 60 ЛЕТ СО ДНЯ РОЖДЕНИЯ АКАДЕМИКА В. И. ВЕКСЛЕРА Доктор физико-математических наук И. В. Ч увило Объединенный институт, ядерных исследований (Дубна) В. И. Векслер 4 марта 1967 г. исполнилось 60 лет со дня рождения выдающегося советского ученого-физика академика Владимира Иосифовича Векслера. Сегодня его уже нет среди нас. Немного не дожив до свое¬ го шестидесятилетия, он умер 22 сентября прошлого года. Он вписал яркую страницу в историю науки, прославив советскую науку развитием одного из актуальнейших направлений современной физики — физики высоких энергий элементарных частиц. В. И. Векслер родился в г. Житомире и, рано оставшись сиротой, воспитывался сначала у родственников, а затем в детском доме. После окончания средней школы он работает около двух лет монтером на фаб¬ рике им. Свердлова в Москве, а затем по¬ ступает в Московский энергетический ин¬ ститут, который окончивает в 1931 г. Еще во время учебы он начал работать во Все¬ союзном энергетическом институте. Здесь он прошел путь от лаборанта до старшего- научного сотрудника, заведующего лабора¬ торией. В 1936 г. молодого талантливого уче¬ ного замечает акад. С. И. Вавилов и пригла¬ шает к себе на работу в Физический ин¬ ститут им. П. Н. Лебедева АН СССР. Здесь, в общении с плеядой таких выдающихся уче¬ ных, как С. И. Вавилов, Л. И. Мандель¬ штам, Н. Д. Папалекси, Д. В. Скобельцын, И. Е. Тамм, и с талантливыми сверстниками 80
смог раскрыть свои способности молодой ученый. Владимир Иосифович занимается такими работами, которые были подготов¬ кой методического фундамента будущих широких исследований по некоторым свой¬ ствам космического излучения, проведен¬ ных им в Комплексной эльбрусской гео¬ физической экспедиции, а затем в экспеди¬ ции на Памире. По-видимому, здесь и заро¬ дились у него впервые идеи, которые стали путеводной звездой в его научном творче¬ стве. Как хорошо известно, космическое из¬ лучение является потоком заряженных ядер- ных частиц. Первичное космическое излуче¬ ние, падающее на границу земной атмосфе¬ ры, состоит из протонов больших энергий с небольшой примесью различных атомных ядер, также разогнанных каким-то косми¬ ческим механизмом ускорения до энергий, превышающих во много раз их собствен¬ ную энергию покоя тс2. Эта первичная ком¬ понента космического излучения, взаимо¬ действуя с ядрами вещества земной атмо¬ сферы, генерирует широкий спектр вторич¬ ных частиц, которые в основном и соста¬ вляют поток космического излучения, обнаруживаемого нашими приборами на поверхности Земли. В физике космического излучения суще¬ ствует два аспекта: астрофизический — про¬ блемы происхождения космического излуче¬ ния, его состав, энергетический спектр и т. д. и ядерно-физический —- свойства взаимо¬ действий ядерных частиц при больших энер¬ гиях относительного движения. И если в ре¬ шении научных проблем первого аспекта экспериментатор целиком зависит от того, что в ёго распоряжение предоставляет природа, то в решении второй группы задач можно поставить вопрос о переносе иссле¬ дований в строго контролируемые и соз¬ даваемые самим экспериментатором усло¬ вия. Именно проблема получения в лабо¬ ратории ядерных частиц с очень большими, релятивистскими энергиями и стала одной из главных целей научного творчества В. И. Векслера, выполнению которой он отдал свой талант, организаторские спо¬ собности, вообще всю свою жизнь. Действи¬ тельно, в начале 40-х годов, когда эта мысль родилась, в распоряжении экспериментато¬ ров в ядерных лабораториях имелись лишь частицы с энергиями порядка энергий их связи в атомных ядрах, т. е. приблизительно до 10 Мэе. Они получались при радиоактив¬ ном распаде ядер (а-частицы, (З-частицы и у-лучи) и, кроме того, различными метода¬ ми ускорения электрически заряженных ядерных частиц — электронов, протонов, а- частиц. Простейший из них — это пропус¬ кание заряженных частиц между двумя пространственно разделенными точками, между которыми каким-либо способом соз¬ дана разность потенциалов Ve. Тогда ча¬ стица с электрическим зарядом Ze по про¬ Экспедиция на Эльб¬ рус в 1937 году, С.иеа напраер: А. И.Жуков, Г. М. Франк, Н .М. Рей¬ нов, В. И. Векслер, Б. М. Исаев 6 Природа, Н 3 81
хождении этого зазора приобретает энер¬ гию ZeV электронвольт (эв). Легко видеть, что при помощи этих методов (электростатические генераторы Ван-де-Граафа, каскадные гене¬ раторы Кокрофта-Уолтона и т. д.) для одно¬ кратно заряженной частицы (z = 1) даже сейчас технически достижимы энергии только масштаба 10 млн. эв (Мэе). Для та¬ ких ядерных частиц, как протон, собствен¬ ная энергия которого составляет величину почти в 1 млрд. эв (точнее тс2 = 0,9382 Гэв), приведенная выше энергия ускорения суще¬ ственно нерелятивистская. Не обеспечил в этом смысле значительного прогресса и изо¬ бретенный перед войной Лоуренсом цикло¬ трон. Этот ускоритель использует метод многократного прохождения тяжелой заря¬ женной частицей некоторой относительно небольшой разности потенциалов. Например, пройдя разность потенциалов в 10 кв ты¬ сячу раз, протон наберет энергию 10 Мэе. Технически это осуществляется помещением в постоянное магнитное поле системы из ме¬ таллического немагнитного цилиндра с верх¬ ней и нижней крышками, разрезанного по диаметру, и с раздвинутыми половинами (дуантами), на которые подается перемен¬ ная (по синусоидальному закону) разность потенциалов (см. схему). Схема движения заряженных частиц при ускорении их в циклотроне. В магнитном поле помещаются источник ионов и система их ускорения, состоящая иэ двух дуантов, к которым прикладывается высоко¬ частотное электрическое поле Заряженная частица, двигаясь в плоскости, перпендикулярной направлению магнитных силовых линий и проходя зазор между дуан¬ тами, набирает энергию ZeV. Затем она попа¬ дает в объем дуанта, где на нее действует уже только магнитное поле. Здесь она вра¬ щается по круговой орбите. Частота обра¬ щения частицы должна совпадать с часто¬ той ускоряющего электрического поля. Тогда частица пройдет следующий раз зазор между дуантами в тот момент, когда напра¬ вление электрического поля в нем изменится на обратное и частица опять наберет энер¬ гию ZeV. Так, на одном обороте она полу¬ чит прирост энергии 2 ZeV. Ускорение в циклотроне происходит таким образом, что ча¬ стица движется по орбите с увеличивающимся радиусом от центра ускорителя к его перифе¬ рии, постепенно набирая энергию. Мы не бу¬ дем рассматривать здесь проблемы устойчиво¬ сти такого движения и целый ряд других ин¬ тересных вопросов. Нам важно только ука¬ зать, что согласно теории синхронность об¬ ращения частицы с частотой ускоряющего поля и таким образом возможность ускоре¬ ния имеет место только тогда, когда отно- Я Т1 шение -jj — величина постоянная. Но, как следует из теории относительности, с ростом энергии частицы ее масса М увеличивается. Поэтому с увеличением энергии частота обращения частицы при ускорении в цик¬ лотроне уменьшается и необходимый син¬ хронизм нарушается. Ускорение больше уже не происходит. Таким образом, релятивист¬ ский эффект возрастания массы ускоряемой частицы определяет наибольшую достижи¬ мую энергию частицы в этом методе ускоре¬ ния. И она невелика — масштаба десятков Мэе. Читатель заметил, что посто нство частоты обращения можно получить, если увеличивать и напряженность магнитного поля Н к краям магнита. Но такое радиальное поведение магнит¬ ного поля вступает в противоречие с тре¬ бованием устойчивого движения ускоряемых частиц, из которого следует, что, наоборот, напряженность магнитного поля должна спадать к краям магнитного поля. Таким образом, на этом пути не преодолевает¬ ся возникшая трудность ускорения тя¬ желых частиц до релятивистских энер¬ гий. Не менее серьезные вопросы стоят в про¬ блеме ускорения легких частиц — элект¬ ронов — до очень больших (масштаба не¬ 82
скольких Гэв) энергий. Электроны с энер¬ гией Е даже в несколько Мэе — уже су¬ щественно релятивистские частицы (их энергия покоя равна 0,511 Мэе). Для их ускорения Керстом был изобретен ускори¬ тель—бетатрон. В этом приборе ускорение электронов происходит на орбите постоян¬ ного радиуса R вихревым электрическим полем, возникающим за счет изменения маг¬ нитного потока внутри орбиты. Устойчи¬ вость движения в этом случае обеспечи¬ вается выполнением требования, чтобы маг¬ нитное поле на орбите было в два раза мень¬ ше среднего поля внутри ее. Необходимость выполнения этого требования и является главным техническим препятствием на пути создания бетатронов для ускорения, элект¬ ронов до энергий в сотни и тысячи Мэе. Они оказываются огромными и технически невыгодными установками. Имеются и другие методы ускорения частиц. Но, как и в выше приведенных случаях (кроме линейных ускорителей электронов), обычно возникают либо прин¬ ципиально невыполнимые, либо технически невыгодные пути их использования для по¬ лучения ускоренных частиц релятивистских энергий. Акад. В. И. Векслер указал изящный путь преодоления возникших здесь принципиаль¬ ных! трудностей. Он обратил внимание на то обстоятельство, что если медленно менять во времени либо напряженность магнитного поля ускорителя Н, либо частоту ускоряю¬ щего поля v, либо то и другое вместе, то син¬ хронность обращения частиц на круговой орбите с переменной полярности ускоряю¬ щего электрического поля будет в среднем поддерживаться для большой группы ча¬ стиц. Он назвал такое явление синхронно¬ сти этих двух процессов автофазировкой и сформулировал критерии ее выполнения, т. е. понятия медленности изменения параметров, определяющих процесс ускорения. В релятивистском случае имеем следую¬ щее выражение, связывающее между собой энергию частицы, радиус орбиты, частоту обращения и напряженность магнитного по¬ ля: чай с Z = 1, т. е. ускорение однозарядных частиц: электронов и протонов. Первый тип ускорителя В. И. Векслер назвал фазотро¬ ном. Это ускоритель тяжелых частиц, в ко¬ тором магнитное поле Н постоянно, а ча¬ стота v ускоряющего электрического поля переменная, а именно, согласно (1), она уменьшается к концу процесса ускорения, так что произведение Е (t)v(t) остается постоянным. Другое название этого ускори¬ теля — синхроциклотрон, поскольку в нем, как и в циклотроне, радиус орбиты растет в процессе ускорения. Второй тип — ускоритель, в котором меняется значение Н при постоянном зна¬ чении v. Это синхротрон — ускоритель элект¬ ронов. В нем орбита сохраняется постоян¬ ной и выполнено условие H(t) ~EW = const=v. В третьем типе ускорителя Н и v — пере¬ менные, а радиус орбиты постоянный. Это синхрофазотрон, протонный ускоритель, в н (0 /,\ тя котором И, наконец, элект¬ ронный ускоритель — микротрон, гда на¬ пряженность магнитного поля Н и частота ускоряющего поля v0 постоянны, но v0 от¬ лична от частоты обращения электронов v, V причем — = q, где q — целое число, кото¬ рое и является переменным параметром. Каковы же физические причины, кото¬ рые обусловили такие широкие возможно¬ сти в развитии техники ускорения частиц до релятивистских энергий? Допустим, что в Е\ Н Zee2 2л (1) Из этой формулы следует, что в прин¬ ципе возможны ускорители четырех типов. Будем в дальнейшем рассматривать слу¬ Схема фазовых колебаний в процессе ускорения за¬ ряженных частиц. Если частица начала ускоряться при некоторой фазе <рг, то в процессе ускорения ее фаза колеалется около синхронной фазы фе. Об¬ ласть устойчивости фазовых колебаний заключена в пределах от — <ре до 2фе 6* 83
Контрасты цамирского климата ускорителе есть такая частица, характери¬ стики движения которой идеально удовлет¬ воряют условиям соотношения (1). Частота ее обращения ve в точности равна частоте ускоряющего поля v0, но между этими про¬ цессами имеется некоторая разность фаз Фе (см. схему на стр. 83). Эта фаза всегда постоянна и называется синхронной фазой. Конечно, реальные частицы будут иметь различные частоты обращения, отличные от Vo и заключенные в интервале v0 + Av. Эти реальные частоты будут испытывать ко¬ лебания около v0. Наша идеальная частица ускоряется на спадающей части напряже¬ ния ускоряющего поля. Пусть какая-то реальная частица почему- то имеет v>v0 и попадает в ус¬ коряющий промежуток раньше идеальной частицы. Она будет по¬ лучать больший прирост энергии и в какой-то момент времени дого¬ нит идеальную частицу, набрав большую энергию, чем последняя. Но это значит, что она станет тя¬ желее, чем идеальная частица, и ее частота обращения сначала ста¬ нет равной частоте обращения иде¬ альной частицы, а'затем и мень¬ ше ее. Наша реальная частица начнет попадать в ускоряющий промежуток позже идеальной, где разность потенциалов теперь уже будет меньше, чем при синхрон¬ ном движении. Теперь начнется обратный процесс: прирост энергии у нее теперь меньше, чем у иде¬ альной частицы, частота начнет возрастать до ее первоначального значения. Затем описанный про¬ цесс повторится вновь и вновь. Таким образом, частица при уско¬ рении движется так, что частота ее обращения по круговой орбите колеблется около v0. Эти колеба¬ ния называются фазовыми. Но по¬ скольку при этом имеет место и колебания около равновесной ор¬ биты радиуса г0, то их называют радиально-фазовыми. Частота фазовых колебаний около равновесной фазы и ампли¬ туда этих колебаний уменьшаются с ростом энергии частицы. Поэтому частицы, заполнявшие в начале ускорения всю дозволенную об¬ ласть устойчивости, к концу про¬ цесса стягиваются в маленький сгусток око¬ ло равновесной точки. Открытие В. И. Векслером только что описанного механизма автофазировки частиц в процессе ускорения показало пути получе¬ ния в контролируемых лабораторных усло¬ виях частиц сколь угодно больших энер¬ гий. Практический предел определяется только состоянием техники и разумностью решения тех или иных деталей проекта. Сей¬ час работают электронные циклические уско¬ рители — синхротроны на энергии вплоть до 6 Гав и проектируются на 10 Гэв. Соз¬ дана также большая серия протонных уско¬
рителей, наиболее значительные из них — синхрофазотроны — дают протоны с энергиями до 30 Гэв. В СССР сооружается синхрофазот¬ рон на 70 Гэв. Готовятся проекты ускорителей на энергии вплоть до 1000 Гэв. Но заслуга Владимира Иоси¬ фовича перед наукой не только в том, что он открыл в 1944 г. прин¬ цип автофазировки. Независимо от него эта идея была также опубли¬ кована в 1945 г. американским физиком Макмиланном. Огромное значение для развития современ¬ ных направлений физики высо¬ ких энергий имела деятельность В. И. Векслера по сооружению серии ускорителей релятивистских частиц. В 1947 г. в Физическом институте им. П. Н. Лебедева АН СССР начал действовать синх¬ ротрон, который ускряет электро¬ ны до энергий 30 Мэе. Это была также модель еще более крупного ускорителя— синхротрона на энер¬ гию электронов 250 Мэе, запущен¬ ного также в ФИАНЕ в 1949 г. Эти ускорители работают до настояще- и с их помощью вы- науч- ных исследований по ядерной фи¬ зике и по физике элементарных частиц. Благодаря этим исследова¬ ниям значительно прояснены мно¬ гие стороны электромагнитных свойств сложных атомных ядер и протонов. Но сам Владимир Иосифович не восполь¬ зовался появившейся возможностью занять¬ ся физикой высоких энергий На созданных им первых больших ускорителях. В 1949 г. его умом завладела идея о крупнейшем по тог¬ дашним масштабам протонном ускорителе. И он начинает работу над его сооружением. Объединив вокруг себя широкий круг вы¬ дающихся ученых и инженеров и вдохновив их перспективой создания гигантского фи¬ зического прибора, откроющего новые пер¬ спективы научных исследований по физике высоких энергий, В. И. Векслер напряжен¬ но работает над реализацией этой идеи. И вет в апреле 1957 г. в международном научно-исследовательском центре ученых социалистических стран, в Объединенном ин¬ ституте ядерных исследований в Дубне, этот го времени полнен ряд первоклассных В. И. Векслер и его супруга II. А. Сидорова на Памире. 1947 г. ускоритель — синхрофазотрон — впервые разогнал протоны до энергии 10 Гэв. Нужно было обладать огромным мужеством, чтобы после маленьких моделей решиться на создание гигантской установки, состоящей из электро¬ магнита весом 36 тыс. т, потребляющего пи¬ ковую мощность в 140 Мет, чтобы создать маг¬ нитное поле напряженностью 12 кгс в объеме тороидальной формы с поперечными размера¬ ми 2 х 0,4 м на длине замкнутой кольцевой орбиты в 208 м. Нужны были организатор¬ ские способности и большие инженерные знания, чтобы материализовать эти цифры в металле, собрать все вместе с филигранной точностью в доли миллиметра, снабдить мощными системами электрического пита¬ ния и радиоэлектроникой высокого класса. Векслер сумел сконцентрировать умственные 85
В Объединенном институте ядерных исследований. Сле¬ ва направо: Д. И. Блохин- цев, В. Н. Сергпенко, В. И. Векслер и Н. Н. Боголюбов Фото В. Шустина В. И. Векслер демонстриру¬ ет нишень американским физикам, посетившим Дубну Фото В. Шустина 86
и физические силы многих сотен людей на решение такой сложной научно-инженерной задачи и обеспечить ее успешное выполнение. Теперь можно было обратиться и к реали¬ зации идей, возникших в молодости. Влади¬ мир Иосифович активно участвует в ряде фундаментальных исследований. Одно из них привело к открытию новой элементарной частицы — антисигмаминусгиперона. В дру¬ гом были выяснены некоторые фундаменталь¬ ные свойства взаимодействий протонов с про¬ тонами и нейтронами при энергиях около 10 Гэв. Новые достижения ставили новые проб¬ лемы. А эти проблемы требовали для своего решения частиц еще больших энергий. В. И. Векслер опять обращается к поис¬ кам возможностей ускорить частицы до еще больших энергий. Он ищет принципиально новые пути. Решение он видит в использова¬ нии плазменного состояния вещества. Мы видели выше, что все сегодняшние методы ускорения заряженных частиц основаны на том, что частицы получают энергию от внеш¬ него электромагнитного поля, синхронизован¬ ного с движением частиц. Для того чтобы создать эти внешние поля, ускоряющие ча¬ стицы и удеривающие их в ограниченных объемах, и сооружаются гигантские прибо- ры4— ускорители, километровых размеров и весом в тысячи тонн. Использование плаз¬ менного состояния вещества открывают но¬ вые возможности. Например, в предложен¬ ном в 1950 г. В. И. Векслером когерентном методе ускорения частицы в квазинейтраль- ной плазме сами создают ускоряющее поле, напряженность которого пропорциональна числу ускоряемых частиц. Получающиеся здесь возможности были детально исследова¬ ны как в теоретическом плане, так и в ряде экспериментальных работ. Работы В. И. Векслера, его сотрудников и многочисленных учеников по этим пробле¬ мам с большим интересом встречаются и об¬ суждаются, поскольку многие понимают, что нужны принципиально новые пути для кар¬ динального решения проблемы ускорения заряженных частиц до энергий в тысячи Гэв и более. Поставив проблему и начав осуществлять различные варианты ее решения в опытных приборах, Владимир Иосифович не успел окончить очередной этап своей многогранной и напряженной научной биографии. Память о нем навсегда останется в анналах науки об атомном ядре и элементарных частицах, поскольку именно с его именем связан реша¬ ющий прогресс в развитии этих направлений человеческих знаний в последние два десятка лет. Его основополагающие идеи в пробле¬ мах ускорения релятивистских частиц еще долго будут движущей силой развития тех¬ ники получения частиц сверхвысоких энер¬ гий, обеспечивая человеку возможности про¬ никновения в недра микромира и раскрытия его тайн. Заслуги акад. В. И. Векслера нашли широкое признание советской и мировой нау¬ ки. Он был не только выдающимся ученым, но и талантливым организатором науки. Создатель больших научных коллективов, он был заведующим большой лабораторией в Физическом институте им. П. Н. Лебедева АН СССР, а затем основателем и бессменным директором Лаборатории высоких энергий в Объединенном институте ядерных исследо¬ ваний в Дубне, членом ученого совета инсти¬ тута. На этом поприще он сделал многое для укрепления международных связей ученых социалистических стран. До последних дней своей жизни он был академиком-секретарем Отделения ядерной физики АН СССР и чле¬ ном Президиума АН СССР. Он был одним из организаторов и постоянным участником мно¬ гих международных конференций по физике высоких энергий, методике исследований в в этой области физики и по ускорителям на большие энергии. Советский народ высоко оценил научный подвиг ученого-коммуниста: академику В. И. Векслеру была присуждена Ленинская премия, он был награжден тремя орденами Ленина и другими орденами и медалями СССР. УДК в21.Эв4.в
НА БЕРЕГАХ ДЕРКУЛА Поезд подходит к Уральску, центру одной из самых западных областей Казахста¬ на. Справа и слева от полотна железной дороги расстилается бескрайняя равнина когда-то ковыльных степей, а теперь распа¬ ханных полей. Но вот начинают мелькать лесные полосы и вдруг слева вырастает зеленый оазис: за высокими деревьями видны крыши домов. Это и есть Уральская сельско¬ хозяйственная опытная станция, которая не¬ давно отметила свое 50-летие. Наряду с Безенчукской, Шатиловской и Краснокутской станциями, она — один из старейших в нашей стране форпостов сельскохозяйственной науки, связывающих ее с производством. Организация станции началась в 1914 г. Место было выбрано в 7 Kjit к северо-западу от Уральска, на бере¬ гах живописной степной речки Деркул, что по-казахски означает — река отдохновения. Однако первая мировая война не позволила развернуть деятельность станции^. Лишь в 1921 г. возродилась она вновь уже как совет¬ ское научное учреждение. Быстро окрепнув, через несколько лет станция уже имела пол- УРАЛЬСКАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ ОПЫТНАЯ СТАНЦИЯ Н. В. Семихатова Москва ноценные научные отделы земледелия, жи¬ вотноводства, лабораторию агрохимии и поч¬ воведения. На ее землях создаются опытные участки, строятся жилые дома и производ¬ ственные помещения. В 30-е годы на базе опытной станции была создана селекционная, а не так давно ее сно¬ ва преобразовали в комплексную. Теперь на ней опять ведутся исследования в самых различных направлениях. Научные приемы ведения полеводства, животноводства, кор¬ модобывания, садоводства проверяются в эк¬ спериментальном хозяйстве опытной стан¬ ции. Перед работниками отдела земледелия сто¬ ит трудная и почетная задача — добиться максимальных урожаев зерновых в области 88
Центральная усадьба Уральской сельскохозяйственной опытной станции Фото автора с неблагоприятным резкоконтинентальным климатом. Известно, что юго-восток Евро¬ пейской части СССР отличается засушли¬ востью, сильными ветрами и интенсивным испарением. Вместе с тем здесь сохраняется обилие солнечного света и тепла в течение всего вегетационного периода, а продоляш- тельность безморозного периода 150—180 дней. Научные сотрудники занимаются изу¬ чением естественного влагооборота и его зависимости от агротехники, а также выра¬ боткой специальных агротехнических прие¬ мов, способствующих максимальному исполь¬ зованию влаги культурными растениями. Свыше 30 лет получает станция высокие и устойчивые урожаи при поливе. По яровой пшенице, например, прибавка урожая по сравнению с богарными посевами в среднем составляет около 20 ц с 1 га. Любопытны опыты на орошаемых участках по смешан¬ ным посевам сои с кукурузой в одно гнездо. По сравнению с посевом на корм одной кукурузы получение зеленой массы с гектара при этом возрастает с 580 до 599 ц, а перева¬ риваемого белка (протеина) с 7 до 9,9 ц. Вода на орошаемые опытные поля посту¬ пает из пруда, который был создан в балке Семенычева Ростошь еще в 80-е годы прошло¬ го века одним из отрядов Докучаевской эк¬ спедиции. Сейчас водохранилище реконстру¬ ируется. Его вместимость должна возрасти с 3 до 5 млн. м3. Так, в наши дни продолжа¬ ется дело, начатое некогда В. В. Докучаевым. Орошаемых земель в Уральской области, к сожалению, пока еще немного, но перспек¬ тивы их расширения — огромны. Особенно большие перемены произойдут здесь после строительства канала Волга — Урал. Се¬ меноводы станции уже вывели новые сорта зерновых, пригодные для возделывания в условиях орошения. Большие возможности и у лиманного орошения. Рельеф Приуралья способствует стоку талых вод на юг, к Каспийскому морю. Весной вода покрывает сотни квадратных километров Прикаспийской низменности, в то время как летом ее здесь нет совсем. И вот, если этот неравномерный сток упорядочить, то на громадной территории можно будет получать прекрасные урожаи зерновых, бах¬ чевых и других культур, создать великолеп¬ ные пастбища и сенокосы. Правобережье Урала — это не просто ровная поверхность, рельеф здесь чрезвы¬ чайно своеобразен. С севера на юг текут Большой и Малый Узень, Чижа, Дюра и другие более мелкие реки, от Урала ответ¬ вляется Кушум, Все они впадают в неболь¬ шие озера, а иные просто теряются в песках Прикаспия. Сохранилось в рельефе и много неглубоких, но широких блюдцеобразных понижений, прежних русел рек. В них скап¬ ливаются вешние воды и держатся иногда более месяца. В таких местах можно уже теперь организовать посевы зерновых. На этих лиманах урожаи огромны. Чтобы пред¬ ставить себе выгоду, какую можно получить при лиманном орошении, назовем лишь не¬ сколько цифр. Если без полива в полупусты¬ не, например, ячмень дает 2 if, то на лима¬ нах — 30 ц с 1 га, кукуруза без полива дает 50—70 ц зеленой массы на силос, а на лима¬ нах — до 500 с 1 га. На станции проводятся опытные посевы на лиманных территориях, изучаются усло¬ вия эффективного их использования. А сложности здесь немалые. Сеять только зерновые нельзя, так как есть опасность 89
Поливной сорт пшеницы Уральская-16 Фото автора засоления почв. Следовательно, надо чередо¬ вать аерновые с травами. Но степные травы расти там не могут — они будут вымокать. Нужны такие многолетние травы как, на¬ пример, пырей лиманный и костер безостый, которых в культуре нет. Поэтому сотрудни¬ ки станции собирают их в старых кушумских лиманах, а также привозят из Башкирии в целях их окультивирования и размножения. Широкое развитие лиманного земледелия на площадях, которые служат сейчас скуд¬ ными пастбищами и лугами, позволит удво¬ ить производство зерна в Уральской обла¬ сти. А что же сеют в Уральской области? Прежде всего — это пшеница, важнейший хлеб земли. Она занимает 65 % всех посевных площадей. Пшеница, выращенная в заволжских су¬ хих степях на каштановых почвах, имеет зерно необычайно высокого качества, особен¬ но у твердых пшениц, это из них готовят манную крупу, макароны, вермишель, выс¬ шие сорта печенья. Заволжские твердые пшеницы издавна славятся во всем мире. До революции Лбищенские твердые пшеницы экспортировались в Италию, где из них приготовляли спагетти и другие мучные изделия. На Уральской станции селекционеры из так называемых стародавних местных сортов твердой пшеницы создали сорт Уральская-16, которая в условиях орошения дает в сред¬ нем урожай 31,3 ц/га, т. е. почти на 3,0 ц с 1 га больше, чем районированный сорт Мелянопус-69. Сорт Уральская-16 устой¬ чив против полегания, не осыпается, содер¬ жит много (21,49%) белка в зерне, он полу¬ чил высокую оценку на ВДНХ. Эти же сорта пшеницы без полива дают около 10 ц/га. Хорошо проявил себя при поливе и вы¬ веденный на станции сорт мягкой пшеницы Эритроспермум-2904, дающий в среднем око¬ ло 33 ц/га, устойчивый против полегания, неосыпающийся, почти не поражаемый пыль¬ ной головней, с высоким содержанием бел¬ ка (18,6%). Сейчас, когда в нашей стране уделяется особое внимание увеличению площадей оро¬ шаемого земледелия, работы селекционеров Уральской станции по выведению новых сор¬ тов приобретают особое значение. Внимательно изучается на станции режим орошения поливных сортов, проводятся опыты с двух- трехкратными вегетационны¬ ми поливами. Эти работы ведутся для того, чтобы найти правильные приемы возделыва¬ ния зерновых на обширных территориях, ко¬ торые будут в недалеком будущем орошаться в Западном Казахстане. Там, где нет орошения, нужны сорта пше¬ ницы, приспособленные к сухому климату, не поражаемые пыльной головней и с высо¬ кими мукомольно-хлебопекарными качества¬ ми. Над выведением такого сорта методом гибрадизации с использованием мировой коллекции пшениц ВИР’а и трудятся сейчас научные сотрудники Уральской станции. Интересны также работы по созданию высо¬ копродуктивного сорта озимой пшеницы пу¬ тем измерения природы растений различных сортов яровой пшеницы. В своей работе се¬ лекционеры используют и мутагенные ве¬ щества. Отдел селекции ведет исследования 90
в сотрудничестве с рядом крупных научных учреждений РСФСР и Казахстана. Еще одна задача, стоящая перед селек¬ ционерами,— создание исходного материала по районированным сортам пшеницы для выпуска высокоурожайных семян элиты. Из года в год станция снабжает элитными семе¬ нами колхозы и совхозы области, непрерыв¬ но улучшая качество семян. Станция ежегод¬ но перевыполняет план продажи элитных семян колхозам и совхозам (показатель 1966 г.—160%). Надо отметить, что хозяйст¬ во станции высокорентабельно, получает вы¬ сокую прибыль (в 1964 г., например, 1189 тыс. руб. а в 1965 г.— 662 тыс. руб.), за счет которой ежегодно покрываются все расходы, связанные с научными работами. Для богарного земледелия в засушливых условиях важно дополнительное увлажнение почвы и рациональное использование накоп¬ ленной влаги. На станции разработаны спе¬ циальные приемы снегозадержания и обра¬ ботки почвы. Показательны результаты, которые полу¬ чены в опытах с просом, этой исконной куль¬ турой Приуралья. Многолетняя практика возделывания его в условиях области пока¬ зывает, что при высокой агротехнике чистые от сорняков посевы проса способ¬ ны дать значительно больше зерна, чем любая другая зер¬ новая культура, свыше 10 ц/га. В чем же тут дело? Оказыва¬ ется просо гораздо эконом¬ нее других ранних зерновых использует влагу. Такое ка¬ чество особенно ценно в ус¬ ловиях частных суховеев и периодических засух. Большая работа ведется по полезащитному лесоразве¬ дению, производится выбор древесных пород, пригодных для посадок лесных полос в условиях климата Уральской области, изучается наиболее благоприятная конструкция полос, их влияние на снего¬ задержание, микроклимат и урожай. Лесные полосы крупными квадратами разделили опыт¬ ные поля станции. Лучше всего растет в этих местах вяз мел¬ колистный. Как выяснилось, широкие, плотные, с кустарником лесные полрсы не оказывают нужного действия на урожаи. Хорошие показатели дали полосы в 5—6 рядов и прореженные до высоты 2 м, в которых нет кустарников. Садоводы станции заняты акклиматиза¬ цией новых плодово-ягодных сортов, выявле¬ нием причин периодичности плодоношения. Много внимания научные сотрудники уделяют изучению влияния органических и минеральных удобрений на урожай в неоро¬ шаемом и орошаемом земледелии. Интересная работа ведется по защите ра¬ стений. Одно из опасных заболеваний яровой пшеницы — поражение ее пыльной голов¬ ней. Бороться с ней очень трудно, так как мицелий гриба находится внутри зерна. Спо¬ ры головни проникают в завязь во время цветения пшеницы. Совместно с Львовским конструкторским бюро сельскохозяйствен¬ ных машин станцией усовершенст¬ вуется термический протравливатель семян, основанный на ранее разработанном методе борьбы с этим заболеванием путем двухфазного термопротравливания. Такая обработка гарантирует гибель головни. Од¬ нако возникает новая проблема: как быстро сушить большое количество семян. Над про- Термический протравливатель семян, раб лающий на станции 91
ектом высокопроизводительных машин для сушки зерна и работают сейчас инженеры Всесоюзного института механизации. Пока есть только опытные экземпляры сушилок, так называемые бункера активного венти¬ лирования с подогревом воздуха до 7°. Животноводство — основная отрасль хо¬ зяйства в Уральской области. На станции ведется опытная работа с крупным рогатым скотом, овцами и свиньями, для улучшения крупнорогатого скота колхозов и совхозов на ней выращивают производителей герефорд- ской породы. В области разводят породы тонкорунных овец. Но они оставляют желать лучшего по мясной продуктивности и скороспелости. Животноводы станции стремятся устранить эти недостатки и создать более совершенную породу. Ими ведется племенная работа с по¬ месями, полученными путем сложного скре¬ щивания четырех пород. Уже выведена новая группа овец, которая в значительной мере- обладает нужными качествами. Работа над выведением породы продолжается. Заслуживает внимания еще одна важная тема, которая разрабатывается на опытной станции. Недавно созданный отдел экономи¬ ки занимается изучением проблем специали¬ зации хозяйств Уральской области. Впер¬ вые ведутся исследования по изучению рен¬ табельности и убыточности хозяйств, вскры ваются причины, снижающие и повышающие себестоимость сельскохозяйственных продук- (:оя с кукурузой, при посеве в одно гнездо (кукуруза г. стадии стеблевании) Баран выводимой на стан¬ ции новой породной груп¬ пы (к трем годам весил 108 кг, настриг шерсти до 13 кг) 92
тов. Эти работы, а также внедрение достиже¬ ний науки и передового опыта в производство, чем еще занимаются научные сотрудники стан¬ ции, позволят улучшить организацию ве¬ дения хозяйства в колхозах и совхозах об¬ ласти. ♦ Мы рассказали лишь немного из того, что узнали из бесед с сотрудниками станции, и что увидели, пробыв на ней несколько дней. Но и это позволяет представить, чем заняты научные работники, агрономы, зоо¬ техники, механизаторы, лаборанты и рабо¬ чие Уральской сельскохозяйственной опыт¬ ной станции. Таких станций в нашей стране много, но мало известно о том, как живут и трудятся на них тысячи энтузиастов сельско¬ го хозяйства. Они беззаветно любят свою работу, с увлечением демонстрируют свои достижения: высокие плотные снопы пшени¬ цы с тяжелыми колосьями, гигантские под¬ солнухи, скороспелых ягнят, которые в 4 мес. весят более 30 кг, или ярко-зеленые ра¬ стения кормовой сибирской мальвы, содер¬ жащей более 20/6 белка. Рано утром и позд¬ но вечером, в дождь и сушь, в жару и холод можно увидеть эту многочисленную армию равведчиков тайн природы на полях, лугах, пастбищах, в садах и на лесных полосах. Зи¬ мой они готовятся к весне и лету, а летом к осени и зиме, всегда находясь в пути поис¬ ков нужных людям открытий. Они вносят немалый вклад в дело обеспечения советско¬ го народа хлебом, мясом, молоком, шерстью и разными видами сырья. Труд их не может не вызывать самого высокого уважения. Внутренний вид одной из лесных полос, обрамляю¬ щих поля станции УДК S3.0062 Фото автора мяштпяиж-^шымш1ш~*тмилмлшл НОВЫЙ СПОСОБ САНАЦИИ МИНЕРАЛЬНОЙ ВОДЫ Как на длительное время со¬ хранить целебные качества буты¬ лочной минеральной воды? Ра¬ нее для этой цели ее насыщали углекислотой, которая действи¬ тельно способствует сохранению в растворенном состоянии хими¬ ческих элементов и прпдает минеральной коде освежаю¬ щий ькус, препятствует выпаде¬ нию осадка и на некоторое вре¬ мя задерживает развитие микро¬ организмов. Ученые микробиологической лаборатории Пятигорского ин¬ ститута курортологии и физио¬ терапии предложили новый спо¬ соб санации (обеззараживания) минеральной воды сернокислым серебром. Заключается он в том, что во время розлива в каждую бутылку с минеральной водой добавляется серебро пз расчета 0,2 мг на литр воды. Эта доза, соответствующая требованиям международного стандарта, не только сохраняет на долгое вре¬ мя целебные свойства воды, но и препятствует развитию в ней микроорганизмов, выпадению солей и органических веществ. Подсчитано, что такая санация воды, которая уже проводится на Кисловодском заводе но розливу минеральных вод, даст этому за¬ воду экономлю до 40 гыс. рублей в год. И. И. Коновалов Ессентуки, 93
Озеро в пойме реки Битюг излюбленное место обитания бобров Фото автора СУЩЕСТВУЕТ ЛИ «БОБРОВАЯ УГРОЗА»? В. В. Д ё ж кин Кандидат биологических наук Москва речной бобр оказывает сильнейшее влия- ние на среду обитания — это общеизвест¬ но. Он активно «преобразует» водоемы, при¬ спосабливая их для своих потребностей: устройство плотин (а их одна семья возводит иногда до десятка) вызывает повышение уровня воды в ручьях и маленьких речках. Глубже и обширнее водоем — бобру легче добывать и доставлять к своему жилищу корм, удобнее укрываться от врагов. Бобро¬ вые каналы — своеобразные транспортные магистрали, позволяющие этим животным, не выходя из воды, достигать зарослей кормовых деревьев и кустарников, сплавлять по ним корм. Бобровые домики (хатки) — плоды многолетнего труда нескольких поко¬ природы лений грызунов. Способность возводить хат¬ ки дает бобрам возможность заселять водое¬ мы с низкими и топкими берегами. Основные же жилища бобров — это норы. Одна семья этих зверей часто «владеет» обширней¬ шей системой нор различного назначения — гнездовых, кормовых, нор-убежищ. Общая протяженность подземных туннелей в одном поселении достигает подчас нескольких сот метров. Ученых давно интересовало, как все виды жизнедеятельности бобров — возведение плотин и хаток, прокладка каналов, рытье нор (плюс подгрызание деревьев) — влияют на биоценозы, в состав которых входят эти звери. Ведь многие биоценозы используются 94
человеком и для него не безразличны проис¬ ходящие в них изменения. Поэтому изучался вопрос и о хозяйственном значении жизне¬ деятельности бобров. В нашей зоологической литературе имеет¬ ся прекрасная работа, посвященная биоцено- тическим связям бобров: книга проф. И. И. Барабаш-Никифорова «Бобр и выху¬ холь как компоненты водно-берегового ком¬ плекса». В ней подробно рассматриваются взаимоотношения между бобрами и некото¬ рыми другими животными на почве общно¬ сти занимаемой территории, фауна гнезд боб¬ ров, пищевые связи этих зверей и т. д. Но нас сейчас больше интересует вторая сторона проблемы — влияние жизнедеятель¬ ности бобров на хозяйство человека. Этот вопрос не нов, но освещался он преимущест¬ венно в североамериканской литературе. И это вполне понятно, так как в США и Ка¬ наде бобр — наиболее «заметный» член пой¬ менных биоценозов, «старый» и важный объект хозяйственного использования. Все американские авторы прежде всего указывают на пользу, которую приносят бобры: возведение бобрами плотин приводит к созданию дополнительных водно-болотных угодий. В бобровых прудах поселяются он¬ датра, норка, различные водоплавающие птицы, рыба. В засушливых районах запру¬ ды ценны как водопои для диких и домаш¬ них животных, как источник воды, которую человек может при крайней необходимости использовать и для полива огородов, садов. Система запруд на лесных речках способст¬ вует стабилизации их течения, уменьшает заиливание водоемов в среднем и нижнем течении. Бобровые пруды играют также про¬ тивопожарную роль, препятствуя распро¬ странению лесных пожаров. Недаром прак¬ тичные американцы оценивают потенциаль¬ ную стоимость каждого устроенного бобрами пруда примерно в 300 долларов. Сваленные бобрами деревья зимой служат источникбм корма для зайцев, косуль, оленей, лосей. Не следует забывать и о том, что бобр — важный объект охотничьего промысла. Его присутствие в водно-болотных угодьях на¬ много увеличивает их производительность. Но, к сожалению, при определенных условиях бобры могут наносить и довольно большой ущерб хозяйству человека. В этой статье мы хотш/ остановиться главным образом на этом вопросе, поскольку он сейчас приобре¬ тает весьма серьезное значение. В начале 20-х годов в США и Канаде нача¬ ла складываться довольно щекотливая си¬ туация. Как известно, неумеренная эксплуа¬ тация бобров в прошлом привела к резкому сокращению их численности и уменьшению ареала в Северной Америке. Чтобы испра¬ вить положение, установили строгие запреты на промысел, создали специальные заповед¬ ники и резерваты. В опустевшие водоемы на¬ чали завозить бобров из других мест. Завез¬ ли несколько десятков тысяч штук. В резуль¬ тате популяцию канадского бобра удалось в значительной мере восстановить. Сейчас этот вид занимает одно из ведущих мест в Лесник Добровского лесхоза (Липецкой обл.) И. П. Шуваев часто обнаруживает срезанные бобрами 4 большие деревья Фото И. Нарцисова 95
Бобры окольцевали столетний дуб. Дере¬ во гибнет (1) Поселение бобров на Щело- минском ключе в Воронежском заповедни¬ ке. Видны подгрызенные бобрами деревья и вырытый ими канал (2). Вода подмыла берег в том месте, где были бобровые но¬ ры и большой прибрежный дуб упал в реку (5) Фото автора пушном промысле США и Канады; ежегодно там добывается свыше 600 тыс. бобров. Однако переход от охраны бобра к его массовому промыслу прошел отнюдь не без¬ болезненно. В общественном сознании за длительное время успел укрепиться взгляд на бобра как на зверя совершенно исключи¬ тельного, подлежащего абсолютной охране. Пока шли дискуссии о том, надо или не надо добывать бобров, пока обсуждался вопрос, не слишком ли «жесток» промысел этих зве¬ рей при помощи капканов, численность их во многих водоемах достигла критических величин. Они стали обитать не в одних толь¬ ко лесных водоемах и приблизились к чело¬ веческому жилью. Бобры стали селиться в непосредственном соседстве с фермами, сада¬ ми, огородами. И чем больше их становилось, чем «теснее» становились их контакты с чело¬ веком, тем чаще они стали выступать в роли настоящих .вредителей. Наиболее обычными формами вредящей деятельности бобров были следующие. При постройке плотин в зону затопления попа¬ дали ценные строевые леса, сенокосные угодья, дороги. Изменение скорости течения воды в перегруженных бобрами полуторных водоемах отражалась на температурном режиме этих рек. В ряде случаев водоемы становились слишком «теплыми» для форели, и оаа вымирала. Роющая деятельность бобров приводила 96
к заиливанию и обмелению некоторых водо¬ емов, к ухудшению их режима. Звери рыли норы в земляных плотинах, насыпях желез¬ ной дороги, в берегах ирригационных ка¬ налов и повреждали эти сооружения. Наконец, бобры, поселившись поблизо¬ сти от садов и огородов, начали подгрызать фруктовые деревья, вредить посевам куку¬ рузы, плантациям картофеля, сахарной свеклы и т. д. Вот как характеризуется в одном из сооб¬ щений ущерб, наносившийся бобрами хо¬ зяйству человека в округе Маринетте, в Се¬ верном Висконсине. Звери построили 228 плотин, причем в зоны затопления 147 из них попало около 700 га строевого леса, оце¬ нивавшегося почти в 12 тыс. долларов. В за¬ топленных лесах росли ель, вязь, ясень, белая сосна и другие ценные породы деревь¬ ев. Автор подсчитал, что если сложить вме¬ сте весь лес, уничтоженный бобрами за 10 лет, то получится штабель высотой в 1,2 м, шириной в 2,4 м и длиной около 5 км. Кроме ущерба строевому лесу, имелись и другие убытки, которые трудно учесть в дол¬ ларах и центах,— писал автор статьи. Вот только некоторые из них: уничтожение зим¬ них стаций оленей, ущерб возобновлению затопленных и сгрызенных деревьев, унич¬ тожение тени вдоль ручьев — особенно на форелевых водоемах, ущерб сельскохозяй¬ ственным землям и культурам, ущерб доро¬ гам и тропам. Как видите, обвинительное заключение довольно серьезное. И главное, что оно не было единичным. Жалобы на бобров разда¬ вались из различных штатов США. Эти зве¬ ри оказывались способными на самые неожи¬ данные диверсии. В одном из штатов, напри¬ мер, они на несколько дней лишили водо¬ снабжения небольшой город, запрудив реч¬ ку, на которой стояла водопроводная стан¬ ция. В Северо-западных штатах США собы¬ тия, сопутствовавшие восстановлению чис¬ ленности бобров и развитию их вредящей деятельности, получили даже название «боб¬ рового кризиса». В нашей стране речной бобр до недавнего времени был немногочисленным и строго охранялся. Если где-либо и обнаруживали, что бобры наносят какой-то ущерб, то этим фактам не придавали значения и описывали их лишь в качестве курьезов. Во время работы в Воронежском заповед¬ нике нам несколько раз приходилось стал¬ киваться с вредящей деятельностью бобров. 7 Природа, Jft 3 В пойме левобережных лесных притоков Воронежа рек Кривка и Мещерка звери возводили плотины и затапливали значи¬ тельные участки леса, преимущественно оль¬ хового. На залитых вырубках быстро появ¬ лялись г.устые заросли тростника, которые вскоре становились совершенно непроходи¬ мыми. В начале 50-х годов бобры начали подка¬ пывать земляную плотину Ново-Курлацкой ГЭС, построенной на реке Битюг ниже г. Анны. Проф. И. И. Барабаш-Никифоров осмотрел «место происшествия» и предложил предпринять некоторые меры по защите плотины. Позднее здесь пытались ликвиди¬ ровать «бобровую угрозу» путем регулиро¬ вания (отстрела) численности грызунов. В июне 1966 г. в Воронежском заповед¬ нике состоялось IV Всесоюзное совещание Бобр пойман и скоро будет выпущен для акклима¬ тизации на новом месте Фото Д. Щеголева 97
по бобру. Тема «бобровой угрозы» отчетливо прозвучала здесь в выступлениях белорус¬ ских зоологов и работников охотничьего хо¬ зяйства. Они указывали на то, что бобры заселили все пригодные для них водоемы Бе¬ лоруссии и численность их достигла 20— 30 тыс. особей. Весьма часто постройка ими плотин приводит к затоплению лугов. В свя¬ зи с развертыванием в республике мелиора¬ тивных работ вредящая деятельность бобров может сильно возрасти. Это первый серьез¬ ный сигнал и он, несомненно, заслуживает внимания. После окончания совещания в Воронеж¬ ском заповеднике нам самим пришлось удо¬ стовериться в реальности «бобровой угрозы» на р. Битюг. Бобров завезли сюда в 1946— 1948 гг. из расположенного поблизости Во¬ ронежского заповедника. Еще в 1959 г. мы определили численность битюгской популя¬ ции в 500 с лишним голов. Однако значитель¬ ного вреда звери тогда еще не приносили. К 1966 г. положение изменилось. Коли¬ чество бобров на Битюге превысило 700— 800. Они заселили все лесные поймы этой реки, вышли на открытые, почти безлесные участки. Плотность населения теперь места¬ ми превышает 10 особей на один километр реки. На некоторых отрезках Битюга они «свели» по берегам всю осину. Известно, что дуб относится к числу вто¬ ростепенных для бобра кормовых пород. В нормальных экологических условиях, при наличии осин, ив, тополей, звери использу¬ ют это дерево довольно редко. Они подгры- : ают дубы диаметром до 20—30 см, объедают с тонких частей стволов кору, сгрызают и уносят в воду ветки. На Битюге же дуб занимает заметное место в питании бобров, и это легко объясняется отсутствием или мало¬ численностью основных кормовых пород де¬ ревьев. Но «отношение» бобров к дубу весьма своеобразное: они не валят деревья, а, остав¬ ляя на корню, как бы «окольцовывают», об¬ грызая кору вокруг всего ствола на высоте 30—40 см. Образуется лишенный коры пояс шириной до 15—20 см. Такие окольцован¬ ные дубы на второй год засыхают. Мы подсчитали число дубов, испорченных бобрами, на одном участке реки, где этот вид вредящей деятельности был выражен особенно сильно. На отрезке реки, протяжен¬ ностью 10—12 км от пос. Кошары до пос. Скляднево отмечено 590 окольцованных за¬ сохших и засыхающих деревьев, средним диаметром 25—30 см. Среди пораженных оказались и столетние дубы-велпканы диа¬ метром свыше одного метра. Местами деревья засушенные бобрами, тянутся по берегу гря¬ дами, протяженностью до 20 м. Необходимо отметить что подсчитыва¬ лись только те деревья, о которых (находясь в лодке) можно было наверняка сказать, что их повредили бобры. Если основание сухого дерева находилось среди трав, скрывавших; пораженное место, мы такое дерево пропус¬ кали. Не попали в учет и деревья, находя¬ щиеся на некотором удалении от берега, или расположенные в довольно многочисленных затонах Битюга. Действительное число де¬ ревьев, уничтоженных бобрами на обследо¬ ванном участке, было наверняка в 2—3 раза больше. Размеры ущерба определяются не только стоимостью погибшей древесины: высохшие деревья служат еще и разносчиками энтомо- вредителей. С жизнедеятельностью бобров связано и появление на Битюге многочисленных зава¬ лов из деревьев, «заломов». Семь лет назад мы отметили на этой реке лишь 2—3 неболь¬ ших залома. Сейчас же лежащие поперек реки деревья и группы деревьев — обычная деталь битюгского пейзажа. Ниже Москов¬ ского плёса, расположенного между селами Белозерки и Денисовка, находится узкий, очень извилистый лесной участок реки, про¬ тяженностью 4—5 км. Только здесь насчиты¬ вается свыше десятка «заломов» и множество одиночных сваленных в воду деревьев. Силь¬ но захламлен Битюг и ниже Висленского лесничества. Чем объяснить такое явление? В заломах встречаются деревья, подгрызенные бобрами. Но основная причина заключается не в этом. Бобры вырыли в берегах Битюга множество нор, часть которых проходит через корневые системы прибрежных деревьев. При подъеме уровня реки вода устремляется в полости нор, размывает берег и в конце концов обру¬ шивает деревья. Часто можно встретить и безлесные участки берега, «осевшие» в воду. Не все «заломы» образовались вследствие деятельности бобров, но несомненно, что с появлением на Битюге избыточного коли¬ чества этих грызунов процесс размывания берегов и захламления упавшими деревьями русла реки значительно ускорился. Этот вид вредящей деятельности бобров, пожалуй, еще гораздо опасней, чем «засу¬ шивание» дубов. Он ведет к обмелению и засо¬ рению реки, ухудшению ее гидрологичес¬ 98
Так выглядит большая бобровая хатка зимой. Воронежский заповедник Фото автора кого режима. Накопление в реке значи¬ тельной массы древесины может вызвать изменение химического состава воды, ухуд¬ шение условий обитания других полезных водных животных. На существующих дли¬ тельное время «заломах» образуются сплави¬ ны, дающие начало островам; русло реки сужается, зарастает. Для того чтобы яснее представить себе масштабы воздействия бобров на среду их обитания, мы специально обследовали не¬ сколько озер. Так, напротив поселка Вилен¬ ского лесничества Хреновского лесхоза есть озеро-старица Исакино. Его протяженность 600—700 м. Бобры на этом озере живут свы¬ ше 10 лет. Только на одном берегу старицы мы насчитали 204 дерева, подгрызенных боб¬ рами, преимущественно осин, диаметром 20—25 см. Вдоль берега мы обнаружили 25 провалившихся и осевших бобровых нор. В воде лежало около десятка сваленных боб¬ рами деревьев. Прибрежная полоса леса бы¬ ла сильно изрежена. Несомненно, что такой «размах деятель¬ ности» грызунов (а он типичен для многих занятых ими водоемов) не может не отра¬ жаться на окружающей среде. Наблюдаются и другие формы «бобровой опасности», менее серьезные, а подчас даже курьезные. Так, охотовед Воронежской гос- охотинспекции А. Г. Петров сообщил о сле¬ дующем любопытном факте. Бобры за по¬ следние годы интенсивно расселяются из поймы Битюга и часто оседают в небольших водоемах, лишенных какой бы то ни было древесно-кустарниковой растительности. Од¬ на такая семья уже четвертый год живет в безлесном водоеме неподалеку от пос. Хре¬ новое. Звери забавляются тем, что подгры¬ зают... телефонные столбы проходящей ря¬
дом с болотцем линии связи. Однажды ночью они прогрызли колесо у повозки с бочкой, в которой возили воду для поливки огородов. Есть сведения о том, что бобры ночью выходят на огороды и поля, где пристрасти¬ лись к некоторым сельскохозяйственным культурам: свекле, картофелю, капусте, ку¬ курузе и т. д. Правда, объем ущерба пока незначителен. Дают ли перечисленные выше факты ос¬ нование для пересмотра отношения к бобру как к зверю полезному, чье присутствие же¬ лательно для человека? У нас нет оснований относится к бобру по-иному, чем преж¬ де. Ведь польза от бобра все равно остается немалая. Даже при чисто бухгалтерском подходе к проблеме польза от бобра в целом намного перевешивает наносимый им ущерб. А эстетическое значение бобров? Их по¬ селения, их уникальные сооружения ожив¬ ляют ландшафт, привлекают многочислен¬ ных туристов, любителей природы, краеведов. Вредящую же деятельность бобров можно значительно уменьшить и в ряде мест даже полностью свести на нет. Пример тому Се¬ верная Америка, где «бобровый кризис» в конце концов был успешно преодолен. Нель¬ зя допускать создания избыточных плотно¬ стей популяций. Но если уж это случилось и звери подорвали свою кормовую базу, начали селиться в нежелательных для человека местах (или — при нормальной плотности населения — возвели в неподходящих ме¬ стах свои постройки), надо немедленно при¬ нимать меры. «Опасные» семьи бобров, чле¬ ны которых действуют в нежелательном для человека направлении, вылавливают и пере¬ селяют в другие, более глухие водоемы. Ес¬ ли нет смысла заниматься отловом и рассе¬ лением зверей, то их добывают на шкурку. Были попытки, не трогая бобров, разру¬ шать их плотины (иногда даже с помощью динамита). Но как выяснилось, это был на¬ прасный труд: звери очень быстро восста¬ навливали свои сооружения. В последнее время в США начали применять неслож¬ ное приспособление, которое позволяет, не разрушая плотин и не вылавливая зве¬ рей, предотвращать затопление ими ценных сельскохозяйственных и лесных угодий. Это своеобразные дренажные трубы, которые пропускают через бобровые плотины у их основания. Они значительно снижают уровень воды в устроенных зверями запрудах. Итак, причин для беспокойства нет. Нет надобности и пересматривать наше отноше¬ ние к бобрам. Следует продолжать их даль¬ нейшее расселение по стране и восстанавли¬ вать исторический ареал этих ценных живот¬ ных. Но необходимо помнить об одном усло¬ вии: за популяциями бобров надо постоянно следить, регулировать их численность, пе¬ реселять или отстреливать вредящих зверей. Человек должен по-хозяйски относиться к бобрам, как, впрочем, и ко всем охотничьим зверям. Нам представляется целесообразным, чтобы в тех областях, где местные охотничьи организации не справляются с регулирова¬ нием численности бобров, были созданы спе¬ циальные бригады охотников для контроля за численностью и размещением этих зверей. В пойме Битюга популяция бобров вышла из-под контроля человека. Отсюда нежела¬ тельные последствия. Битюгская популяция, ее история — серьезное предупреждение специалистам нашего охотничьего хозяйства. НОВОСЕЛЫ НА РЕКЕ РЫБНИЦЕ Выпущенные в 1964 г. на реке Рыбнице Бело¬ зерского р-на Вологодской области 15 пар бобров прекрасно прижились. Поселенцы освоились и на¬ чали размножаться. Природные условия для них здесь очень благоприятны: местность малонаселен¬ ная, уединенная, по берегам Рыбницы растет много лиственных пород и особенно осины. Теперь по бе- рерам реки и в лесу уже можно видеть погрызы мо¬ лодых и работу старых бобров. Их поселения встре¬ чаются, начиная от самого устья Рыбницы и бере¬ гов озера Радионовского, далеко вверх по реке. Местные жители, как видно, относятся к бобрам заботливо, и часто можно слышать: «В Рыбницу запущены бобры — там теперь нельзя охотиться и рыбачить сетями». Колонии ценного зверя будут расти и расширяться. П. Н. Смирнов Львов 100
БОБРЫ В БЕЛОРУССИИ К началу XX в. речные бобры в Белоруссии оказались почти истребленныыи. Но строгая охрана этих ценных животных вскоре принесла благо¬ датные плоды. Исследования 50-х годов позволили установить значительное увеличение численности, а заодно и совершенно новое их распределение и распространение. В настоящее время бобры заселяют большин¬ ство пригодных для них водоемов. Несмотря на отлов и вывоз за пределы республики более трех тысяч животных, плотность их по-прежнему высока, местами она доходит до 7—8 особей на 1 км берего¬ вой полосы. В бассейнах Сожа, Немана, Березины и в пойме Днепра бобрами освоены почти все более или менее пригодные участки. Сейчас эти животные обитают не только в труд¬ нодоступных заболоченных лесных районах, но также и в совершенно безлесных поймах и даже по руслу крупных судоходных рек с быстрым тече¬ нием. Много поселений бобров вплотную приблизи¬ лось к населенным пунктам. Так, в 1960 г. нами было зарегистрировано поселение бобров на р. Тай¬ не в дер. Сток, Логойского р-на, Минской обл. Боб¬ ры освоили преимущественно низкий и заросший правый берег реки, но их погрызы и норы наблюда¬ лись также на высоком левом берегу, к которому примыкали дворы, бани и другие постройки. Анало¬ гичные поселения отмечены нами в дер. Поклады, Кричевского р-на, Могилевской обл. на р. Сож и в 1963 г. в дер. Гореничи, Червенсного р-на, Минской обл. на р. Клеве. В 1959 г. в 100 м от пристани в дер. Чернявка, Борисовского р-на, Минской обл. семья бобров жила в рукаве р. Березины. Несмотря на интенсивное судоходство, сплав и перевалку леса, в этом месте поселение сохранялось до 1963 г. В 2 м выше по реке, в урочище «Чертов куст» имелась хатка бобра в 200 м от дер. Побережье. В пойме р. Березины в городской черте г. Боб¬ руйска насчитывалось 6 поселений бобров: на озерах Церковном, Староречье и Каленникове онп жили в норах, а на каждой из трех стариц в урочище «Глу¬ хие озера» имелось по одной хатке. Один бобр в те¬ чение длительного времени жил в котловане у дамбы возле шоссейного моста через Днепр у г. Речицы, Гомельской обл. Роя норы, он несколько раз пов¬ реждал дамбу и поэтому его пришлось отловить. В 1963 г. отмечено поселение бобров в охранной зоне железнодорожного моста через Березину в г. Светлогррске Гомельской обл., но здесь они ника¬ ких повреждений земляным сооружениям, облицо¬ ванным камнями, не наносили. Известны многочисленные случаи заходов боб¬ ров во время летних и весенних кочевок в деревни и даже крупные города — Гомель, Витебск, Боб¬ руйск и другие. Так, в газете «Трибуна колхоза» (Гомельская обл.) 1 мая 1961 г. сообщалось, что в дер. Новый путь в 12 час. дня зашел бобр, преодолевший не ме¬ нее трех километров пути по суше. Его доставили назад к воде. В «Колхозной правде» (Минск) 8 ап¬ реля 1962 г. помещено сообщение о том, что в дер. Дубровка Кричевского р-на семья бобров пересели¬ лась с реки в овчарню, сооруженную в виде полузем¬ лянки. Здесь, в сухом и теплом помещении они от¬ дыхали днем, а ночью выходили на кормежну. По¬ степенно они привыкли к людям, которые их под¬ кармливали хлебом. По нашим наблюдениям, бобры часто относятся к человеку без особого страха. Так на оз. Окунь в Червенском р-не один из живших здесь бобров подпускал к себе на 2—3 м лодку, а неоднократно приходилось наблюдать, как бобры плавали в 10— 20 м от рыболовов, ловивших рыбу удочкой. Образование поселений бобров в населенных пунктах, заходы их сюда во время кочевок и частич¬ ная утрата осторожности объясняются не только охраной, но и бережным отношением большинства местных жителей к этим ценным животным. Многочисленность поселений бобров по сосед¬ ству с человеком служит показателем почти полной занятости большинства пригодных для них угодий. В таких случаях необходимо переходить от охраны к плановому регулированию их численности, что включает как меры по улучшению кормовой базы (главным образом, подсадку ивы), так и разрежи¬ вание популяции путем промысла. При соответствующей охране в тех местах, где бобры имеют достаточные запасы кормовой расти¬ тельности (ивы, осины, березы, дуба и др.) и воз¬ можности для сооружения нор п хаток, они могут стать и становятся характерными п многочислен¬ ными обитателями культурного ландшафта. Э. Г. С амусенко Гомельский педагогический институт 101
Сланы 1ЧЧ1/1ВУТ РЯД01У1 'Профессор В. Г р жиме к Куратор национальных парков Восточной Африки Так I I рошло несколько недель, прежде чем мне удалось увидеть своего первого ди¬ кого слона. И наконец я увидел его. Это было в лесах Берега Слоновой Кости. Для этой цели мы удобно расположились на большой банановой плантации, владелец которой временно отсутствовал. Сюда, на эту плантацию, еженощно являлось стадо сло¬ нов. Назойливые, но одновременно пугливые животные проходили обычно вдоль неболь¬ шого ручья, пересекавшего эту местность. Для удобства переезда машин, через ручей выглядит атакующий слон — уши оттопырены п сторо¬ ны, хобот подвернут и слегка раскачивается... был переброшен бревенчатый мостик. Слонам это почему-то не нравилось. Вместо тогб чтобы воспользоваться мостиком для перехо¬ да через ручей или в крайнем случае обойти его стороной, они каждый раз аккуратно разбирали мостик по бревнышку. Слонов вообще многое раздражает из того, что мы, люди, сооружаем на их родине. Невысокие столбики дорожных указателей они зачастую засыпают хворостом или по¬ просту выдергивают из земли и оттаскивают в сторону. Целые участки вновь проложен¬ 102
Устроить «слоноустойчивую» ограду вокруг заповедника не так-то просто. Вот такое, например, сооружение построено в Маньяра-парке ных асфальтированных дорог они уже неод¬ нократно забрасывали ветками. Телеграфные столбы, которые здесь с таким трудом вкапы¬ вают в эту жесткую, комковатую почву, они сплошь и рядом вытаскивают по ночам и укладывают рядами на землю. Однако фильмы, в которых показано, как слоны нападают на деревни местных жите¬ лей, топчут их хижины и разбрасывают во все стороны обезумевших от страха людей — это чистый вымысел и ерунда. В действитель¬ ности все бывает совсем иначе. Правда, мо¬ жет случиться, что такой великан, почти не знающий в природе естественных врагов, ча¬ сами будет бродить где-то меж туземных хи¬ жин и даже при случае разберет какую-ни¬ будь из них или продавит стенку, если учует, что внутри лежит что-нибудь съестное или возбуждающее его любопытство. Но про¬ гнать в таких случаях слонов не представ¬ ляет особого труда. Так в Эзо, в Южном Судане, трех таких навязчивых гостей уда¬ лось 'прогнать с помощью громких звуков вальса — находящийся поблизости инспек¬ тор по сельскому хозяйству включил на полную громкость радиоприемник в своей машине. Совершенно новое явление последних лет — так называемые «туристские слоны». Это, как правило, одиночные животные, пристрастившиеся посещать туристические гостиницы и лагеря в национальных парках. Такие животные со временем становятся все назойливее, потому что, несмотря на все запреты, получают от туристов подачки. В моей книге «Они принадлежат всем» 1 опи¬ сана история как раз такого слона по кличке Лорд-мэр и его печальный конец (его приш¬ лось застрелить). Это произошло в модной туристической гостинице «Пара Лодж», пост¬ роенной в национальном парке Мерчисон- Фолс. Но прошло совсем немного времени и за мной в том же туристическом лагере увязался уже другой слон «подросткового» возраста, когда я ночью возвращался из ресторана в свою комнату, расположенную в отдаленном павильоне. Он так внимательно меня огля¬ дывал, что я предпочел пробираться, прячась за домами, а большие открытые площадки пересекал чуть ли не бегом. 1 Иэд-во «Мысль», 1965 г. 103
Слон отнюдь не пьет через хобот; он лишь набирает в него воду и выбрыагивает ее затем себе в рот. Слоненок пьет материнское молоко, высасывая его из вымени прямо ртом, а не хоботом ГОЛОВОЙ СКВОЗЬ ОКОННОЕ СТЕКЛО Итак, вскоре после смерти первого «посто¬ яльца» туристической гостиницы, появился второй, по кличке Карли. Когда гости сади¬ лись ужинать, он подходил совсем близко к окнам столовой и с завистью взирал на стол. Он вел себя как дети, которые, прислонясь лбом к витрине кондитерского магазина, с вожделением разглядывают заманчивые сла¬ сти. Однажды он надавил на раму настолько сильно, что выбил своими короткими бивня¬ ми сразу три стекла. Ничуть не испугавшись шума и звона, он проворно просунул хобот в образовавшееся отверстие и стал шарить по столу. А еще пару дней спустя он при¬ стал к директору ресторана, желая отнять у него какие-то продукты, так что тому пришлось отбиваться от него на веранде палкой. Другая слониха получила кличку По- моечная Нелли, потому что она вместе со своим слоненком Билли повадилась рыться в помойных ведрах. Когда кто-то из гостей вздумал на близком расстоянии, с веранды, сфотографировать ее детеныша, она бросилась в атаку. Лесничему едва удалось втолкнуть незадачливого фотографа в комнату. Не до¬ бежав двух метров до «обидчика», Нелли повернулась и ушла. В другой раз «малыша» Билли страшно заинтересовала радиомачта. Оп с такой си¬ лой стал тянуть за железные тросы, удер¬ живающие ее в вертикальном положении, что верхняя часть антенны свалилась, причем прямо на спину его матери. Оба слона страшно перепугались и бросились наутек. Но это не помешало Билли вскоре удалить щит с надписью, предупреждающей посети¬ телей быть осторожными с полуручными сло¬ нами, который был прибит при въезде в туристический лагерь. Кроме того, он дважды старательно пы¬ тался сдвинуть машины с места их стоянки. К сожалению, Билли погиб, не достигнув трехлетнего возраста: по всей вероятности, проглотил что-нибудь несъедобное, добытое в мусорном ящике. В экскрементах слонов, 104
пристрастившихся рыться в помойных ямах, нередко можно обнаружить полиэтиленовые мешочки и пергаментные обертки от вет¬ чины. По всей вероятности, именно повышенной любознательностью слонов и присущей им игривостью можно объяснить тот факт, что они часто попадают в проволочные удавки, расставленные браконьерами для других жи¬ вотных. Если такая петля затянется вокруг хобота, то она постепенно все глубже и глуб¬ же врезается в кожу, что вызывает страшные нагноения. Мне уже дважды пришлось по¬ встречать слонов с такими ранами. Однажды лесничий из Ахоли в Уганде увидел слона, попавшего хоботом в такой капкан. Когда он некоторое время спустя вернулся к месту происшествия с вооруженными провожаты¬ ми, то слон уже исчез, а в петле висел отор¬ ванный кусок хобота, длиной около метра. Такого безхоботного слона как-то видели во время кормежки: он пасся, стоя на коленях, и, видимо, справлялся с этим вполне успеш¬ но, потому что выглядел достаточно упитан¬ ным. СЛОНЫ ПЕРЕБРАСЫВАЮТ «МОСТ» ЧЕРЕЗ ПРОВОЛОЧНОЕ ЗАГРАЖДЕНИЕ Попробуйте как-нибудь не пустить слона туда, куда он хочет пройти. Разумеется, не применяя стрельбы. Уж тут он вам покажет! Несколько лет тому назад в Замбии, воз¬ ле реки Саньяти, несколько выше знамени¬ той плотины Кариба, соорудили высоченную изгородь. Предназначалась она для того, что¬ бы помешать диким животным, обитающим в низменности Замбези, проникать в густо Слои с торчащим в боку копьем браконьера. Но еще чаще можно встретить слонов, раненных пулей неумелого европейского охотника. Такие раненые животные очень опасны — они потом могут напасть на любого человека 105
Хобот этого слона наполовину перерезан проволочной петлей браконь¬ ера. Неоднократно слоны, попавшие в такой капкан, полностью теряют свой хобот. Тогда им приходится пастись, стоя на коленях заселенные людьми окрест¬ ные районы. Эта изгородь, протянутая прямо посреди леса, очень часто повреж¬ далась слонами и во мно¬ гих местах была ими про¬ ломана. Поэтому пришлось вырубить с обеих ее сторон широкие просеки и в довер¬ шение напять сторожей, которые выстрелами в воз¬ дух должны были отпуги¬ вать «злоумышленников». В общем и целом это по¬ могло. Изгородь состоит пз восьми стальных тросов, каждый из которых выдер¬ живает натяжение до один¬ надцати центнеров. Стол¬ бы из прочного дерева, к которым привязаны тросы, врыты в землю на целый метр и стоят словно заце¬ ментированные. Если пор¬ вать такой трос, то концы его могут отскочить и ударить со страшной силой. И тем не менее двум слонам все же уда¬ лось перебраться через это мощное загражде¬ ние. Сначала они безуспешно пытались его разрушить, потом пришли в ярость и вырвали с корнем сорок деревьев, росших поблизости. Шесть стволов толщиной при¬ мерно в 25 см они подтащили к изгороди и набросили поверх тросов. От тяжести де¬ ревьев тросы прогнулись настолько, что сло¬ нам удалось через них перелезть. Спустя неделю, они таким же манером проникли обратно, использовав для этой цели один мощный древесный ствол. Кому хочется узнать, как в Африке строят «слоноупорные» изгороди, тому надо съездить в маленький национальный парк Аддо, занимающий всего 67 кмг. Там, недале¬ ко от Порта-Элизабет, на самой южной око¬ нечности материка, в 1931 г. выделили кусок джунглей и объявили его заповедной зоной. Туда и согнали последнюю дюжину южно¬ африканских слонов. Сначала все шло хорошо. Число живот¬ ных увеличилось до 25, но потом пошли неприятности. Дело в том, что парк со всех сторон окружен жилыми поселками: здесь примерно тридцать ферм, на которых прожи¬ вает не менее 150 европейцев и около трехсот 106 африканцев. К 1949 г. положение сделалось прямо невыносимым — почти еженощно сло¬ ны «нарушали» границы парка и чинили всяческие безобразия: сносили заборы, вы¬ рывали водопроводные трубы из земли, раз¬ рушали плотины, портили сады, затаптывали огороды, а при случае убивали и домаш¬ них животных. Люди испытывали паничес¬ кий страх перед этими великанами, внезап¬ но, безо всякого предупреждения, выныри¬ вающими из ночной тьмы. Фермеры стреля¬ ли в слонов (иногда действительно в случае опасности для жизни, а то и без оной), а подранки начинали потом преследовать других людей, как правило, смотрителей парка. ЕДИНОБОРСТВО С ПАРОВОЗОМ Однажды яочью пять слонов пересекли железнодорожное полотно. Когда они на рассвете возвращались обратно, как раз подходил товарный поезд. Четыре слона успели перебежать через линию, но одна слониха замешкалась. Яростно заскрипели тормоза, но было уже поздно: смертельно раненная слониха покатилась под откос. Спустя четырнадцать дней такая же участь постигла вожака этого стада.
Слоны, привыкающие околачиваться возле туристических гостиниц, зача¬ стую становятся очень опасными для посетителей. Здесь такой «турист¬ ский» слон в поисках съестного беззастенчиво обшаривает машину на гла¬ вах у ее изумленного владельца Другой большой самец то и дело стал нападать на крестьян, работающих в поле, которым приходилось спасаться бегством и забираться на железные конструкции вет¬ ряков. В один прекрасный день он решил вступить в единоборство с паровозом. К сожалению, он оказался «вторым победи¬ телем» и едва ушел, сильно покалеченный. Из-за него пришлось парк на некоторое время закрыть для посетителей. Год спустя тот же слон снова окола¬ чивался на железнодорожном полотне. Однако завидя приближающийся поезд и вспомнив, по всей вероятности, о своем горьком опыте, он повернулся и опрометью бросился бежать; но оказался недостаточно расторопным и попал задней ногой под ко¬ лесо. Слон издал дикий вопль и, хромая, на трех ногах потащился прочь, однако пройдя двадцать метров, рухнул на землю. Всю ночь напролет раздавались его пред¬ смертные стоны и крики, но не было ника¬ кой возможности его спасти. Остальные слоны обступили его со всех сторон, а жизнь в нем медленно угасала. С его смертью, слонов в парке осталось всего семнадцать и среди них только три полно¬ ценных производителя. по-прежнему продолжа¬ ли прорываться за пре¬ делы парка и бедоку¬ рить на соседних фер¬ мах. Прошло немало вре¬ мени, прежде чем на¬ циональному парку уда¬ лось раздобыть доста¬ точную сумму денег на постройку прочного заг¬ раждения. Начали его строить с 1951 г., а кон¬ чили только в 1957 г. Заграждение это состо¬ яло из старых рельсов, вкопанных в землю на глубину 1,8 м, и торчащих кверху на 2,40 м. Расстояние одного столба от друго¬ го составляет 7,5 м, но между ними через каждые 2,5 м вкопаны еще дополнительные деревянные столбы из особо твердой древе¬ сины. Между столбами в несколько рядов натянут толстенный стальной трос, который используется обычно в лифтах или уголь¬ ных шахтах. Для лучшего натяжения тросы соединены между собой свободно висящими бревнами, не доходящими до земли. Эти бревна сплошь утыканы острыми, шипами чтобы отбить у слонов охоту обхватывать их хоботом и тянуть. Такая ограда не рушится когда слон, разбежавшись, наваливается на нее изо всей силы. Только таким дорогостоя¬ щим способом удалось отгородить 25 км2 непролазной чащобы от окружающего ми¬ ра. И все это исключительно ради сло¬ нов. Они за это время успели благо¬ получно размножиться. Подобное заграждение, только намного короче, можно увидеть в Маньяра-парке в Танзании. Там оно тянется между озером и отвесным склоном Большого Грабена. Вот тогда-то и при¬ няли решение отгоро¬ дить национальный парк от окружавших его ферм прочной изгородью. В середине сороковых го¬ дов был испробован ва¬ риант с колючей прово¬ локой, через которую пропускали слабый ток. Однако такое заграж¬ дение оказалось для слонов не помехой. Они 107
НАПАДАЮТ ЛИ СЛОНЫ НА ЛЮДЕЙ? Лично на меня слоны ни разу не напа¬ дали, да и с туристами подобные вещи слу¬ чаются редко. Может быть потому, что мы обычно разъезжаем но национальному парку на машинах. Но когда слону кажет¬ ся, что ему или в особенности его слоненку грозит опасность, он, не раздумывая, пой¬ дет и против машины. Такой случай был со мной однажды в парке Королевы Елизаветы, где мы с моим сыном решили заснять на пленку хорошень¬ кого маленького слоненочка. Только мы вылезли из машины и начали устанавли¬ вать камеру на штатив, как появилась слониха, явно недовольная нашими мани¬ пуляциями. Пока мы совещались, она уг¬ рожающе оттопырила уши и бегом напра¬ вилась в нашу сторону. Мы поняли, что шутить она не намерена и с необыкновен¬ ной проворностью прыгнули в машину, за¬ хлопнув за собой дверцу. И хотя мотор, как всегда в подобных случаях, будто назло, не заводился, слониха остановилась сов¬ сем рядом, не пытаясь даже дотронуться до машины. Она просто хотела нас напу¬ гать. Слоны вообще чрезвычайно редко свя¬ зываются с автомобилями. И как нарочно, именно с машиной министра информации Уганды это должно было случиться! Когда он остановился переночевать в туристи¬ ческой гостинице Мерчисон-Фолс, слон в поисках съестного взломал багажник его Прирученные слоны, работающие на станции Гангала на Бодио, привыкшие к черным лицам афри¬ канцев, дичились белых европейцев и не разрешали им на себя сесть 108
машины. Два пассажира, спавших в дру¬ гой машине, «на свежем воздухе», были не на шутку перепуганы, когда в окно про¬ сунулся бивень слона... Известен случай, приключившийся с тре¬ мя южноамериканскими профессорами, осматривавшими вместе со своими студентами на микроавтобусе национальный парк Аль¬ берта в Конго. Внезапно, без всякой види¬ мой причины, на них напали два слона. Профессору Геверсу удалось сидя в маши¬ не, запечатлеть на пленку атакующего слона, но в следующую же минуту разъярен¬ ное животное, раздавило мотор, пробило бивнями боковую стенку кузова и опроки¬ нуло машину набок. У профессора оказа¬ лись переломанными обе ноги, а слон бро¬ сился наутек. Не пробежав, однако, и нескольких сот метров, он почему-то за¬ мертво рухнул на землю. Причину его вне¬ запной смерти выяснить так и не удалось, но профессору вручили один из бивней на память об этом приключении. НЕ ГУДИ! Совсем недавно, в 1965 г., в Южной Африке довольно внушительная группа слонов пересекала асфальтированное шоссе, ведущее через национальный парк Крюгера. Животные никуда не торопились и поэтому дорога в течение 15 мин. оказалась полно¬ стью блокированной: возле «живого шлаг¬ баума» .собралось уже несколько автома¬ шин. Но когда одна из малолитражек на¬ чала нетерпеливо сигналить, огромный самец, прикрывающий переход через дорогу сло¬ них со слонятами, грозно обернулся, отто¬ пырил уши (верный признак раздражения), затрубил и быстрыми шагами решительно направился в сторону нарушителя спокой¬ ствия. Великан поддел своими бивнями и хоботом передний буфер и подбросил ма¬ шину вверх, причем сильно помял кузов. Но этого ему показалось мало. Опрокинув вверх колесами машину, он сдвинул ее с дороги в кювет, оттащив на пять метров в сторону. К счастью, сидящие внутри пас¬ сажиры — супруги Бауеры, отделались лег¬ кими ушибами, но когда они вылезли из машины, то вид у них был весьма бледный. Газета «Саре Times» заканчивала сообщение об 'Этом происшествии такими словами: «У господина Бауера своя собственная ремонт¬ ная мастерская, так что починка машины обойдется ему довольно дешево». ВИНОВАТЫ БРАКОНЬЕРЫ На картинках, изображающих слонов в момент нападения, художники обычно ри¬ суют их не только с отставленными в сто¬ роны ушами, но и с поднятым хоботом. Я лично ни разу не замечал, чтобы ата¬ кующий слон поднимал кверху хобот, хотя мне неоднократно приходилось фотографи¬ ровать их с близкого расстояния. От людей, работающих со слонами, я тоже ничего подоб¬ ного не слышал. Наоборот: слон, идущий на врага, подворачивает хобот под подборо¬ док и низко наклоняет голову, становясь по мере приближения как бы все «меньше». Это же самое подтверждает господин Ж. Жилетт, машину которого атаковала слониха. Она пропорола бивнями радиатор и откатила машину на тридцать метров на¬ зад по шоссе, прежде чем водителю удалось затормозить. «Уши у нее при этом были плотно прижаты к голове, а хобот подвер¬ нут вниз», — сообщал впоследствии «по¬ страдавший», которому удалось выйти из всей этой истории целым и невредимым. Моего знакомого кинооператора в 1958 г. в парке Королевы Елизаветы слон чуть не убил.. Это случилось во время съемок возле реки Ньямугазани. Нарушив запрет, этот оператор вылез из машины и стал сни¬ мать пасущихся слонов. Неожиданно один из них повернулся и погнался за незадач¬ ливым фотографом. Он вытащил его хоботом из кустов, куда тот спрятался и трижды под¬ бросил в воздух. К счастью, оператор отделался небольшой раной на ноге и пере¬ ломом щиколотки. В том же году слон вне границ нацио¬ нального парка убил двух африканцев. Этого слона застрелили. Подобные случаи, как правило, происходят по вине браконье¬ ров, ранивших этих животных или по мило¬ сти самоуверенных, но неумелых европей¬ ских охотников с куплеными лицензиями: за их промахи потом приходится расплачи¬ ваться невинным жертвам. ПРИГВОЖДЕННЫЙ БИВНЯМИ К ЗЕМЛЕ Один африканский дорожный инспек¬ тор ехал на велосипеде через нацио¬ нальный парк Мерчисон-Фолс в Масинди, где лежала в больнице его беременная жена. Занятый мыслями о больной супруге, он даже не заметил, как внезапно очутился прямо посреди стада слонов. Вот что он рас¬ 109
Чтобы войти в доверие к слонам, Михаэлю Гржимеку пришлось вымазать себе лицо, руки и ноги черной краской сказал впоследствии: «Я оказался в окру¬ жении слонов — они были спереди и сза¬ ди меня, с правой и с левой стороны, сло¬ вом повсюду, Я слез с велосипеда и замер на несколько минут в полной неподвижно¬ сти. Мое присутствие как будто нисколько не взволновало животных, хотя они меня пре¬ красно заметили и внимательно оглядывали. Спустя некоторое время они решили уйти. У меня отлегло от сердца. Но тут одна из слоних решила вернуть¬ ся и напасть на меня. Я бросил ей под ноги свой велосипед и пустился бежать с такой скоростью, которую мне никогда прежде не приходилось развивать. Однако слониху велосипед нисколько не заинтересовал и она продолжала меня преследовать. Тогда я снял на ходу пальто и бросил ей. Но и пальто не произвело на нее никакого впе¬ чатления — погоня продолжалась. Я обер¬ нулся и бросил в нее ботинком, но и это не отвлекло ее внимания от моей особы — она явно жаждала крови. Тогда я поднял длинную палку, валяв¬ шуюся у обочины дороги. Но слониха ух¬ ватилась за другой конец палки, и так мы вдвоем пробежали еще некоторое время. Мне казалось, что я лечу как птица, но силы мои быстро истощались, я бежал все 110 медленней, а слониха все быстрей: я уже почувствовал затылком прикосновение ее влажного хобота — она, ви¬ димо, намеревалась ухватить меня за шиворот; и тут я споткнулся и упал ей под ноги. Слониха остановилась как вкопанная, наклонила свою огромную голову и вонзила свои бивни в землю по обе стороны моего тела. К счастью, я такой худой, что ей не удалось пришпи¬ лить меня, словно бабочку на булавку, и я, изловчив¬ шись, вылез из своей куртки, которую в своем отчаянии засунул в горло рассвирепев¬ шей слонихи. Та от неожи¬ данности меня выпустила, поддала напоследок еще но¬ гой и убежала. Я почти по¬ терял сознание, но еще на¬ шел в себе силы на коленях отползти к обочине дороги. Когда я пришел в себя, то встал и побрел назад в лагерь дорожных строителей. А уже оттуда меня отвезли в больницу в Масанди». ИМ ТОЖЕ ХОЧЕТСЯ пить В особенно засушливое лето 1951 г. в северной Кении даже слоны умирали от жажды. Часами они простаивали возле ко¬ лодцев, стараясь отнять ведра и кувшины с живительной влагой у пришедших за водой женщин-сомалиек. Такие колодцы бывают обычно вырыты в глубоких ямах, и местным жителям при¬ ходится поднимать наверх воду при помощи лестниц и веревок. Люди, работающие на подаче воды, не решались уйти домой преж¬ де чем их одежда полностью не просохнет; иногда измученные жаждой слоны, чуя вла¬ гу, преследовали их всю дорогу. ПОЧЕМУ ОНИ ЭТО ДЕЛАЮТ ? До сих пор еще не удалось найти точ¬ ного объяснения следующей особенности в поведении слонов: умерщвленных ими лю¬ дей, или найденных мертвыми, или приняв кого-нибудь за мертвого, слоны непремен¬ но старательно прикрывают и® ветками, ли¬ стьями или травой. В 1954 г. в северной ча¬ сти Кении полуслепая старуха из племени
туркана сбилась с дороги и ей пришлось за¬ ночевать в лесу. Она выбрала дерево, ниж¬ ние ветки которого стелились низко над самой землей, заползла под них и там ус¬ нула. Ночью ее разбудил крик слона. Он нащупал ее хоботом и, по-видимому, при¬ нял за мертвую. Тогда он начал обламывать ветки с ближайших деревьев и осторожно накрывать ими старуху. Когда на другое утро отрядили группу людей для поисков пропавшей, то нашли ее под грудой веток, высотой в полтора метра, из-под которой она не в силах была самостоятельно выбраться. Один фермер в Конго хотел выстрелами прогнать слона со своих плантаций пирет¬ рума, но раненое животное схватило обид¬ чика и подбросило его высоко в воздух. Ударившись о землю, фермер потерял со¬ знание. Очнулся он с переломанными реб¬ рами и под грудой сучьев. В Танзании, в районе Кильва, близ Макумбы, слон убил одного из лесциков парка. Человека этого нашли засыпанного землей, поверх кото¬ рой разъяренное животное нагромоздило еще кучу хвороста. То, что прирученные слоны прекрасно отличают своих сторожей в зоопарке или дрессировщиков в цирке от других людей — общеизвестно. То же самое я заметил и у рабочих сло¬ нов, содержащихся на станции Гангана на Бодио в джунглях Итури. Это станция по отлову окапи. Слоны, несмотря на все наши заигрывания, держались по отношению ко мне и моему сыну Михаэлю весьма насто¬ роженно, в то время как с наездниками и по- гонщиками-африканцами они держали себя очень дружелюбно и покорно. Тогда моему сыну пришла в голову счастливая идея: он вымазал себе лицо, руки и ноги черной краской, надел униформу наездника и по¬ шел к слонам. И что же? Животные, которые до этого каждый раз боязливо от него пяти¬ лись и вырывались, спокойно позволили ему взобраться на себя, охотно катали его на спине и вообще исполняли любое приказа¬ ние. Но всякое поведение слонов по отно¬ шению к нам, людям, станет понятным, если поближе ознакомиться с их взаимоотноше¬ ниями с другими животными. У НИХ НЕТ ВРАГОВ JBparoB среди животных у африканских слонов практически нет. Может быть, имен¬ но поэтому эти великаны так великодушны по отношению к другим тварям. Водные козлы, антилопы-импала, кафрские буй¬ волы, да и совсем маленькие антилопы могут мирно пастись в непосредственной близо¬ сти от этих серых колоссов. Все остальные животные, даже носороги, бегемоты и львы непременно первыми уступят дорогу взрос¬ лому слону, если повстречаются с ним где- либо на узкой тропинке, отгороженной с обе¬ их сторон кустарником. Как-то Б. Никольсону пришлось наблю¬ дать за стадом слонов, пасшимся на самом бе¬ регу р. Киломберо в Танзании. Стадо со¬ стояло из животных, лишенных бивней, а вожаком была слониха, тоже без бивней. Внезапно эта слониха чего-то явно испуга¬ лась, попятилась и низко опустила голову (поза обороны). В тот же момент из оврага вылез носорог и направился в ее сторону. Однако, когда он приблизился на расстоя¬ ние 4—5 м, мужество его покинуло и он по¬ вернул назад. Трижды носорог возобновлял свои атаки на это стадо, явно желая про¬ гнать его со своего пастбищного участка, но так ничего и не добился; не добежав не¬ скольких шагов, он поворачивал вспять, по¬ ка, наконец, не убежал совсем, подняв кверху свечкой свой смешной хвостик. В парке Крюгера столкновение между слоном и носорогом окончилось отнюдь не так благополучно: после отчаянной схват¬ ки носорог остался лежать на поле битвы, пронзенный бивнями в четырех местах. Видимо, и крокодилов слоны не стра¬ шатся, потому что спокойно подходят к воде и даже при случае заходят в нее. Правда, однажды полковнику Редфорду удалось быть свидетелем забавной сценки. Он проезжал на моторной лодке по Нилу через национальный парк Мерчисон-Фолс. На берегу группа слонов пила воду. Вдруг один слон испуганно рванулся и вытащил из воды полутораметрового крокодила, вце¬ пившегося ему в хобот. Отшвырнув репти¬ лию далеко в сторону, слон поспешно убе¬ жал. Со львами дело обстоит подобным же об¬ разом. Так, А. Шис, находясь в Юго-западной Африке, однажды заметил, что огромный слон — самец несколько раз подряд пред¬ принимал злобные атаки в сторону одиноко стоящего дерева марулы. Затем он изменил тактику, обошел дерево кругом и атаковал его с другой стороны. И тут высокая трава возле самого ствола зашевелилась. Тогда великан, видимо, устыдившись собствен¬ 111
ной трусости, решительно двинулся к этому дереву. Результат был подобен взрыву: словно их подорвали на динамите, четыре льва под¬ прыгнули в воздух и бросились в разные стороны. Только один молодой лев остался стоять на месте и с любопытством рассмат¬ ривал бушующего великана. Заметив смель¬ чака, тот нерешительно стал топтаться на месте, совершая такие комичные телодвиже¬ ния, какими их изображают только в мульти¬ пликационных фильмах. Несколько секунд лев и слон глазели друг на друга, готовые броситься бежать. Наконец у «юмбо» сдали нервы и он, громко трубя, стал отступать, после чего лев спокойно вернулся на свое место под деревом. По движению травы бы¬ ло видно, что остальные его собратья тоже успокоились и вернулись на прежнее место. Слон же еще постоял несколько минут в раз¬ думье, разглядывая дерево, а потом повер¬ нулся и побрел к пруду. В резервате Банки лесничий заметил тя¬ жело раненого старого слона, находившего¬ ся в явно дурном настроении. Застрелив жи¬ вотное, лесничий обнаружил, что одной ногой слон стоял на бородавочнике 1, которого незадолго до этого убил, по-видимому, гепард. Слон прогнал гепарда от его добычи и караулил ее, придавив передней ногой. Лесничий оттащил бородавочника в сторону и бросил его там. Гепард не заставил себя долго ждать: он тут же вернулся и при¬ нялся за прерванную трапезу. Никогда нельзя заранее предсказать, что взбредет в голову такому толстокожему, какие планы зреют за такой чудовищно мощной черепной коробкой. Так, в сентябре 1957 г. в парке Королевы Елизаветы на дне пустого кратера, возле маленького топкого болотца, стояли тринадцать слонов. Они при¬ шли сюда на водопой. Примерно в двадцати метрах от них ждали своей очереди два взрослых кафрских буйвола с довольно боль¬ шим теленком. Один из слонов решил про¬ гнать конкурентов (время было засушли¬ вое). Сначала он сделал несколько ложных выпадов в сторону буйволов, а затем под¬ бежал, схатил хоботом их теленка, бросил с размаху на землю и стал медленно топтать ногами несчастное животное. Мамаша-буй¬ волица безуспешно старалась отбить свое дитя — ничто не помогало. 1 Бородавочник — вид дикого кабана, имею¬ щий на морде несколько больших кожных выростов, напоминающих бородавки. Под конец слон еще наподдал теленка бив¬ нями и после этого удалился. Тогда буй¬ волица подошла к своему теленку, лизнула его языком — он еще шевелился. Он даже приподнялся на передние ноги, но рухнул на землю, как только попытался последо¬ вать за матерью. А та, видимо, поняла, что ждать безнадежно и медленно побрела вслед за буйволом. В национальном парке Крюгера афри¬ канских рабочих лагеря Летаба по ночам ча¬ стенько беспокоили дикие животные. По¬ этому лесничий разрешил им завести собаку, что вообще-то в национальном парке запре¬ щается. Эта собака прославилась тем, что неоднократно отгоняла слонов. Слоны про¬ бовали вначале убить нахальное и шумли¬ вое существо, но им никак не удавалось его схватить. Пес изворачивался, лаял и хватал их за задние ноги. Вскоре все со¬ седние слоны узнали о «непонятном и опас¬ ном страшилище» и обходили лагерь сторо¬ ной, не решаясь приблизиться более, чем на сто метров. Держа их на таком почтенном расстоянии от лагеря, собака больше ими не интересовалась. Чем объяснить, что не знающие себе рав¬ ных силачи и гиганты испугались малень¬ кой собачонки? Может быть, это объясняет¬ ся страхом этих животных перед незнакомы¬ ми вещами? Ведь собака — животное со¬ вершенно диковинное для слона. А слоны также недоверчивы, как лошади. Но то, что им приписывают боязнь перед мышами,— это сущая выдумка. Кому-то пришло в голову, что мыши якобы могут за¬ браться слону вхобот и довести его до удушья. Во всяком случае и белые и черные лесники охотно рассказывают эту басню. Между тем слону ничего не стоит дунуть, и мышка (даже если бы она забралась в хобот) вы¬ летела бы наружу. А кроме того, слоны мо¬ гут дышать и ртом.В зоопарке я опытным пу¬ тем проверил это дело и убедился, в том, что слоны без малейшего страха протягивали свой хобот к мышам, чтобы их обнюхать. Но зато перед кроликами и таксами, запу¬ щенными к ним в загон, они испуганно отступали, забрасывая их издали песком и камнями и топая на них передней ногой. Таксы же в свою очередь ничуть не боялись этих огромных чудовищ и заливались побед¬ ным лаем. Я всегда в таких случаях вспо¬ минал: «Ай, Моська, знать она сильна, что лает на слона!». Перевод с немецкого Е. А. Геевской 112
НАШИ ИНТЕРВЬЮ ПРОПАГАНДА НАУКИ И ПРОГРЕССА БЕСЕДА С ГЛАВНЫМ РЕДАКТОРОМ ЖУРНАЛА «НАУКА'И ПРОГРЕСС» (ГДР) РОЛЬФОМ БИРКНЕРОМ Недавно гостем «Природы» был главный ре¬ дактор научно-популярного журнала ГДР «\Vis- senschaft und Fortschritt» («Наука и Прогресс») Рольф Биркнер. Мы обратились к нему с просьбой рассказать о журнале и его ближайших планах. — «Наука и прогресс»,— сказал тов. Бирк- яер,— представляет собой ежемесячный научно- популярный журнал по вопросам естествознания и издается организацией «Союз свободной немец¬ кой молодежи» ГДР. Как известно, эта организа¬ ция стремится привить молодежи тягу к образова¬ нию и на основе научного мировоззрения воспитать «е в духе классового самосознания и социализма. Мы считаем чрезвычайно важным показать на¬ шим читателям, как ныне проходит научно-техни¬ ческая революция в области естествознания, тех- яики, математики и ознакомить молодежь с новыми достижениями науки, ВОПРОС. Какое место занимает ваш журнал среди научно-популярных изданий ГДР? ОТВЕТ. Он относительно молод и не так богат традициями, как многие советские научно-популяр¬ ные журналы, в том числе и «Природа». Наш жур¬ нал появился и рос вместе с нашей молодой респуб¬ ликой. Первый номер вышел в мае 1951 г. Кроме «Науки и прогресса» для молодежи издается ряд журналов, которые также полюбились читателям. К ним относятся такие как «Урания», «Моло¬ дежь и техника» п «Техникус». Эти журналы друг друга не дублируют и каждый находит своего чита¬ теля благодаря разному уровню популяризации, «Наука и прогресс» предназначен для студентов учителей, молодых инженеров и ученых, а также учащихся 11-х классов, интересующихся вопросами естествознания. «Урания» имеет более широкую тематическую палитру, чем мы. Кроме естествознания, она осве¬ щает вопросы экономики, истории, культуры, крае¬ ведения. «Молодежь и техника» предназначен главным образом для учащихся до 10-го класса, интересующихся техническими проблемами. «Тех¬ никус» служит как бы предварительной ступенью для перехода к чтению указанных выше журналов. в природа, 1 ВОПРОС. Какие важнейшие проблемы были освещены в журнале за последнее время и какие планы у вас на 1967 год? ОТВЕТ. Наши усилия были направлены на то, чтобы рассказать обо всем новом, что происходит в науке, показать взаимосвязь между отдельными науками, дать пищу для размышлений, возбуждать интерес к естествознанию. Мы все время стремимся привлекать в качестве авторов крупных ученых — мастеров популяризации, способных увлекательно рассказывать о проблемах естествознания. Уже одно перечисление названий некоторых статей, опубликованных в журнале, дает представление о широте тематического диапазона: «Симметрия ма¬ терии», «Сто лет теории бензола», «Луна — объект исследований», «Ген, активизированный гормоном», «Пять лет антарктических исследований ГДР», 113
«Богатство недр Сибири», «Грегор Мендель, хро¬ мосомная теория наследственности и современная генетика» и т. д. Мы особенно гордимся журналом № 11 за 1965 г., который был посвящен памяти Эйнштейна. В этом номере опубликованы статьи: «Пятьдесят лет общей теории относительности» проф. Зусмана, «Ре¬ лятивистский парадокс часов» проф. Рихтера, «Гео¬ метрия и физика» доктора Тредера и Гюнтера. Традицией «Науки и прогресса» стала публи¬ кация статей советских ученых. В 1965 г. в числе других были опубликованы статьи акад. В. А. Ам¬ барцумяна по космогонии, профессора Ю. А. Жда¬ нова «Химия и эстетика», проф. А. И. Китайгород¬ ского об органических кристаллах, акад. Н. Н. Се¬ менова о современной химии. В 1966 г. № 5 был посвящен 15-летнему юбилею журнала. В юбилей¬ ном номере выступили почти все члены редколлегии, виднейшие ученые ГДР. № 11 посвящен памяти Лейбница. В 1967 г. мы предполагаем выпустить несколь¬ ко тематических номеров, в соответствии с основ¬ ными задачами науки и народного хозяйства ГДР. Можно было бы, например, назвать такие пробле¬ мы, как физика твердого тела, борьба с раком, воп¬ росы защиты растений и др. В 1967 г. особое внима¬ ние будет уделено освещению таких важнейших событий, как 50-летие Великой Октябрьской со¬ циалистической революции и созываемый в апреле VII Съезд СЕПГ. Мы поставили себе целью опубликовать в но¬ ябрьском номере только оригинальные статьи совет¬ ских ученых и выражаем надежду, что при содей¬ ствии «Природы» нам это удастся. ВОПРОС. Как Вы себе представляете в даль¬ нейшем совместную работу с нашей редакцией? ОТВЕТ. Нам очень хотелось бы установить еще более дружественные и тесные контакты с вами для обмена редакционными планами, статьями и ин¬ формацией. Мы могли бы помогать друг другу в по¬ дыскании авторов для оригинальных статей. Интересно было бы выпустить совместный но¬ мер, в котором были бы опубликованы статьи как советских ученых, так и ученых ГДР. Таким мог бы быть майский номер 1968 года, который вышел бы одновременно в Москве и в Берлине. ,ЫШ, 111 ПОЛНОЕ ЛУННОЕ ЗАТМЕНИЕ 24 апреля 1967 г. в восточ¬ ных областях Советского Союза будет доступно наблюдениям одно из интереснейших явлений при¬ роды — полное лунное затмение: наш естественный спутник Луна пройдет сквозь земную тень. Все фазы этого лунного затмения мо¬ гут наблюдаться лишь к востоку от линии, проходящей от Ново¬ сибирских островов через Заши- верск и Оймякон к Николаев¬ ску-на-Амуре. Западнее этой ли¬ нии Луна взойдет частично или полностью затмившейся. Запад¬ нее же линии, проходящей от островов Северной Земли через Туру к Иркутску, лунное затме¬ ние наблюдаться не может, так как в этих районах Луна взой¬ дет уже после окончания затме¬ ния. Общая продолжительность лунного затмения составит 3 ча¬ са 24 мин., а полное затмение бу¬ дет длиться 1 час. 29 мин. Мо¬ менты различных фаз затмения приведены в таблице. Обстоятельство полного лун¬ ного затмения (время — мо¬ сковское) Во время затмения Луна бу¬ дет находиться в созвездии Девы, вблизи ее звезд ч и X и пройдет сквозь северную область земной тени. Даже простейшие наблюде¬ ния лунных ватмений представ¬ ляют научный интерес. Поэтому любителям астрономии, живу¬ щим, в восточных районах стра¬ ны, мы рекомендуем провести на¬ блюдения лунного ватмения. Во время наблюдений сле¬ дует определять моменты време¬ ни начала и конца затмеппя, оценивать цвет ватмения на всем его протяжении, отмечать уело-' впя видимости Луны. Более подробнее указания к наблюдениям лунных затмепий читатель может найти в книге Н. Н. Сытинской «Луна п ее на¬ блюдение» (Гсстехиэлат, 1956 г.). М. М. Д а г а е в Москва Начало частного 13 час. 25 мин. затмения Начало полного 14 час. 27 мин. затмения Середина затме¬ 15 час. 06 мин. ния - Конец полного 15 час. 46 мин. затмения Конец частного 16 час. 48 мин. затмения 114
НОВОЕ О ЗАГАДОЧНЫХ ЗВЕЗДАХ ТИПА Т ТЕЛЬЦА Опубликованные недавно результаты фотометрических наблюде¬ ний мексиканского астронома Е. Мендоза 1 с несомненностью показы¬ вают, что в спектрах Звезд типа Т Тельца существует большой избы¬ ток инфракрасного излучения. Полученные данные имеют большое значение для понимания механизма излучения этих необычайных звезд, блеск которых меняется во времени самым нерегулярным об¬ разом2. Выдающийся советский астроном В. А. Амбарцумян показал, что это — молодые звезды, образовавшиеся группами (так называемыми Т-ассоциациями) и еще не успевшие прийти в стационарное состоя¬ ние. Каковы бы ни были первичные источники энергии этих звезд, едва ли можно сомневаться, что свет в них испускается, как и всегда, свободными и связанными электронами. Первые дают непрерывный, вторые — линейчатый спектр. В. А. Амбарцумян обратил внимание на своеобразное непрерывное излучение в ультрафиолетовой области, характерное для звезд типа Т Тельца. В дальнейшем этот вопрос был предметом широкой дискуссии. Предлагались различные объяснения — от загадочного дозвездного вещества и до простой комбинации спек¬ тров звезды и разреженной оболочки, обладающих различными темпе¬ ратурами. Авторы настоящей заметки еще несколько лет назад 3 ука¬ зали на возможность объяснения спектров звезд типа Т Тельца, исходя из свойств неравновесной плазмы. Это объяснение основано на том же явлении индуцированного излу¬ чения, что и эффект лазера, однако с той существенной разницей, что здесь этот эффект проявляется в непрерывном спектре. Как известно, для лазерного действия пужно, чтобы верхнее энергетическое состоя- 1 См. «Astrophysical Journal», v. 143, 1966, p. 1010. • См. «Природа», 1963, JVt 9, стр. 9. * См. «Астрономический журнал», т. 40, 1963, № 2, стр. 235; т. 41, 1964, стр. 78; т. 42, 1965, JA 1, стр. 67. г тих Кривые распределения интенсивности излучения в спектре звезд R Единорога (R Mon), Т Тельца (Т Таи), RW Возничего (RWAur) и нормальной звезды (пунктирная кривая) с близкой температурой поверхности МАГНИТНЫЙ СЕПАРАТОР ИЗОТОПОВ С открытием изотопных раз¬ новидностей элементов появи¬ лась проблема разделения изо¬ топных смесей, содержащих атомы одного рода. Группа сот¬ рудников Института ядерной фи¬ зики в Броневицах под Крако¬ вом для этой цели создала маг¬ нитный сепаратор изотопов, пред¬ назначенный для получения чи¬ стых или высокообогащенных изотопных разновидностей ряда химических элементов. Он дей¬ ствует по принципу магнитного разделения изотопных смесей. Смесь изотопов определен¬ ного элемента помещается в печь и подвергается испаре¬ нию. Температура в печи дости¬ гает 1200° С. Пары затем поступают в ионизатор. Глав¬ ную часть его составляет ионизационная камера, состоя¬ щая из цилиндрического гра¬ фитового анода, закрытого пла¬ стиками из нержавеющей стали, которые служат катодом. Ионы газов затем переходят в зону дей¬ ствия электрических и магни¬ тных сил, где отклоняются в за¬ висимости от массы. Пучки ионов различной массы собираются на металлических пластинках, так называемых коллекторах. Изотопы разной массы распола¬ гаются на этих пластинках поло¬ сами на небольшом расстоянии друг от друга. Полученные чистые изото¬ пы используются в качестве ми¬ шеней в циклотроне и в ядерпом реакторе, где изотопы превра¬ щаются в радиоактивные. Сепа¬ ратор обслуживает не только Ин¬ ститут ядерной физики; по зака¬ зу Объединенного института ядер¬ ных исследований в Дубне под Москвой на нем было произведе¬ но разделение изотопов осмия. Магнитный сепаратор изо¬ топов, созданный польскими специалистами под руководст¬ вом выдающегося ученого проф. Генрика Неводниченского, в дальнейшем будет реконструи¬ роваться с тем, чтобы на нем мож¬ но было осуществлять разделе¬ ние и радиоактивных изотопов. «Польское обозрение», 1966, М 51, стр. 17—18
БЕЛОК ИЗ ПРИРОДНОГО ГАЗА Сотрудники научно-иссле¬ довательских лабораторий Шелл в Милстеде получили несколь¬ ко фунтов пищевого белка из природного газа. Белок этот про¬ дуцирован микроорганизмом, ко¬ торый в качестве питательной среды и среды для роста исполь¬ зует метан — основной компо¬ нент природного газа. Продукт представляет собой белый по¬ рошок без запаха и вкуса. Пред¬ полагается, что из трех тонн ме¬ тана можно получить более од¬ ной тонны белка. В настоящее время ученые изучают питатель¬ ную ценность нового белка и про¬ водят исследования на его воз¬ можную токсичность. и Food Manufacture», о. 41, 1966, Я 7, р. 34 (Англия) ПОГОДА В ВЫСОКИХ ТАТРАХ До последнего времени не существовало основательного ди- намико-клпматологического ис¬ следования Высоких Татр, кото¬ рое в этих сложных горных усло¬ виях характеризовало бы связь между синоптической обстанов¬ кой и местной погодой. Этот пробел теперь заполнен благо¬ даря работам климатологов под руководством чл.-корр. Словац¬ кой Академии наук М. Кончека (Институт метеорологии и клима¬ тологии САН). Ими были обра¬ ботаны материалы за период 1951—1960 гг. по шести метео¬ станциям на польской и чехосло¬ вацкой сторонах Высоких Татр, и установленные типы погоды были сопоставлены с классификацией Кончека и Рейна. Использова¬ ние перфокарт позволило достиг¬ нуть быстроты и качественности в обработке материалов. Ученые изучили связи между 14 метеорологическими элемен¬ тами и отдельными типами атмо¬ сферной циркуляции по меся¬ цам и временам года. Получены важные результаты там, где осо¬ бенно сказывается влияние слож¬ ного горного рельефа на харак¬ тер метеорологических элемен¬ тов на разных высотах над уров¬ нем моря. ние было перенаселенным *. Для непрерывного спектра верхнее со¬ стояние — свободные электроны, нижнее — нейтральные атомы в ос¬ новном или возбужденном состоянии. Мы предположили, что в звез¬ дах, о которых идет речь, беспорядочные движения выносят на по¬ верхность сгустки неравновесной плазмы, содержащей большой из¬ быток свободных электронов. Под действием излучения электроны переходят в низшее состояние, т. е. соединяются (рекомбинируют) с ионами, образуя нейтральные атомы. Расчет показал, что такая инду¬ цированная рекомбинация может объяснить основные особенности спектра и имеет некоторые преимущества перед другими гипотезами. Решающей проверки мы с самого начала ждали от измерений в инфракрасной области спектра. Рекомбинация на нижние уровни дает ультрафиолетовый свет, на верхние возбужденные — инфракрасный. Возбужденных атомов на верхних уровнях гораздо меньше, чем на нижних. Если излученный свет вызывает индуцированную рекомби¬ нацию, то для инфракрасного света она особенно сильна, так как мало возбужденных атомов, которые могут этот свет поглощать. Поэтому в инфракрасной области легче всего может образоваться нарастающий как лавина световой поток, наподобие лазера. Измерения Е. Мендозы действительно показали, что звезды типа Т Тельца испускают очень много инфракрасного света. Мы сопоставили его данные для звезд RW Возничего, Т Тельца и R Единорога со спектром нормальной звезды примерно с такой же температурой на поверхности (см. рис.). На графике отчетливо видны большие избытки инфракрасного излу¬ чения, как и должно быть при индуцированной рекомбинации. Данные Мендозы получены не прямым анализом спектров, а кос¬ венным методом десятицветной фотометрии. Когда методика наблюде¬ ний позволит получить непосредственно спектральные кривые, можно будет сделать более точную проверку гипотезы индуцированной ре¬ комбинации. Но уже приведенные факты говорят в ее пользу. Исследования лабораторной и термоядерной плазмы показали очень большую степень ее неравновесности. В астрофизике до сих пор рассматривались только малые отклонения от локального термодина¬ мического равновесия, вызванные действием светового излучения. Данные о природе излучения нестационарных звезд типа Т Тельца мы считаем существенными для внедрения в астрофизику представле¬ ний о сильно неравновесной плазме. И. Г. Колесник Главная астрономическая обсерватория АН УССР (Киев) Профессор Д. А. Ф р а н к - К а менецкий Москва «КОСМИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯ И МЕДИЦИНА» НОВЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ Длительные космические полеты — новый этап космонавтики, ког¬ да все большее значение будут иметь такие проблемы, как медицинское прогнозирование здоровья космонавта в длительном полете, работо¬ способность человека в условиях изоляции, однообразия и монотон- 1 См. «Природа», 1960, JSft 3, стр. 16. 116
ности обстановки и ограничения подвижности, разработка режима работы и отдыха в этих условиях. Особое значение приобретают воп¬ росы радиобиологической защиты космонавтов от всех видов космиче¬ ских излучений, вопросы инженерной психологип и поддержание на¬ дежности «человеческого» звена в системе «человек — космический ко¬ рабль». Все эти проблемы должны решаться не только в эксперименталь¬ ном плане, но и прежде всего в теоретическом, ибо всякий новый этап исследовательской работы начинается с глубокого анализа и осмыс¬ ливания предшествующей работы. Естественно, что такая деятельность ученых не может проходить без широкой публикации их работ. Вновь созданный журнал «Космическая биология и медицина», оргап Министерства здравоохранения СССР, рассчитан на специали¬ стов, работающих в области космической биологии, медицины и смеж¬ ных дисциплин — врачей, физиологов, биологов, гигиенистов, пси¬ хологов п др., а также на широкий круг читателей, интересующихся вопросами космонавтики. В редакционную коллегию журнала входят крупнейшие специ¬ алисты по бпологпп и медицине— акад. А. А. Имшенецкий, чл.-корр. АН СССР О. Г. Газенко, чл.-корр. Международной астронавтической а ка демии И. Т. Акулиничев, профессора И. М. Хазен, А. В. Короб¬ ков, Ю. Г. Нефедов, Ю. Г. Григорьев и др. Главный редактор — акад. В. В. Парин. В журнале будут публиковаться обзорные и оригинальные статьи советских и иностранных авторов по вопросам влияния факторов кос- мЬческого полета на организм, обеспечения радиационной безопас¬ ности космических полетов, космической психологии и физиологии, специальной тренировки космонавтов, обитаемости и круговорота ве¬ ществ в кабинах космических кораблей. В разделах будут печататься рецензии на новые книги по космической биологии и медицине, рефе¬ раты, научпая хроника. В феврале 1967 г. вышел первый номер нового журнала. Оп от¬ крывается статьей Н. Н. Туровского, В. В. Парина и В. Н. Правец- кого, в которой рассматриваются основные проблемы космической биологии и медицины. Б. А. Адамович и Г. Г. Тер-Минасьян подробно знакомят с теоретическими вопросами создания длительно действую¬ щих комплексов систем обеспечения жизнедеятельности экипажей космических кораблей. Обзорная статья В. В. Парипа и Ф. Д. Горбова посвящена экспе¬ риментальным исследованиям в космическом пространстве. Читате¬ ли с интересом познакомятся с методами и результатами исследова¬ ний космонавтов па всех этапах отбора, подготовки, полета и по¬ слеполетного периода. В журнале помещен ряд хроникальных материалов, а также статьи, в которых подводятся научные итоги XV Международного конгресса по авиационной п космической медицине, состоявшемся в Праге в сен¬ тябре 1966 г., и XVII конгресса Международной астронавтической федерации (Мадрид, октябрь 1966 г.). Следующий номер журнала «Космическая биология и медицина» выйдет в апреле (периодичность издания — 6 номеров в год, объем 6 печ. листов). В результате этих исследо¬ ваний получены ответы и на вопросы — когда, где и при ка¬ ких типах циркуляции может наблюдаться та или иная погода. Однако разработанная словац¬ кими учеными типизация атмо¬ сферных ситуаций лишь первый этап более отдаленной цели — точной количественной характе¬ ристики погоды Высоких Татр. Bulletin ceshoslovenshe Ar.adem ie t'ed», 196Bt c. JJ (Чехословакия) ЛЕД И ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ Общеизвестное правило хи¬ мии — замедление химических реакций при снижении темпера¬ туры и полное их прекращение при замерзании растворов — в настоящее время требует внесе¬ ния существенных поправок. Группа американских специа¬ листов во главе с Н. X. Грантом из Филадельфии показала, что замораживание растворов при¬ водит к ускорению течения неко¬ торых реакций1 (разрушение пенициллина, обесцвечивание гемоглобина, гидролиз некото¬ рых соединений азота). Этот факт был обнаружен случайно •— придя в лабораторию после вы¬ ходного дня, ученые с удивле¬ нием обнаружили, что в раство¬ рах, находившихся в термоста¬ тах при 37° С, реакция разру¬ шения антибиотика не прошла, тогда как в контрольных колбах, хранившихся в холодильнике при —18° С, растворы пеницил лина и имидазола прореагиро¬ вали полностью. Интересно, что ускорение реакций наступает при появле¬ нии в замораживаемом растворе кристаллов льда. Как было до¬ казано в дальнейшем, «вмерзшие» в структуру льда молекулы реа¬ гируют между собой более энер¬ гично, чем в растворах. Протека¬ ние и даже ускорение химиче¬ ских процессов в водных раство¬ рах при снижении температуры ниже точки замерзания выдви¬ гает сразу большое количество вопросов. К их числу надо отне¬ сти возможность существова¬ ния разных форм жизни при тем¬ пературах ниже 0° С (например, 1 См. «Discovery». v. XXVII, 1966, JNl 8, pp. 26—30. 117
Ш ЯтШ на других планетах _солнечной системы). Описанные факты, свидетель¬ ствующие о важной роли льда в ускорении некоторых реакций, еще раз привлекают внимание к структуре воды в биологических объектах. При температуре выше 0° С молекулы воды могут при¬ нимать упорядоченный характер («структурированная» вода), и в этом случае структура воды мо¬ жет выполнять те же функции, что и структура твердого льда. Р. М. Алексахин Кандидат биологических наук Москва НОВЫЙ ПОДВОДНЫЙ ВУЛКАН В 1963 г. внимание геофизи¬ ков привлекло появление нового элемента в спектре морского шу¬ ма в водах восточнее о-ва Север¬ ного (Новая Зеландия). Иссле¬ дователи пришли к выводу, что источник вновь появивше¬ гося звука скорее геофизи¬ ческого, чем биологического происхождения. Перекрестные геофизические измерения дали возможность установить суще¬ ствование подводного вулкана, от которого и исходили акусти¬ ческие сигналы. Новый вулкан, получивший название Рамбл III, находится на линии вулканической актив¬ ности, проходящей через вулка¬ нический район Таупо (Северный о-в), о-ва Уайт и Рауль. Наиболее интенсивный период активности Рамбла III отмечен в ноябре — декабре 1964 г., в период извер¬ жения вулкана на о-ве Рауль. Изучение акустических свойств подводного вулканизма продолкается, чему способст¬ вует непрерывное глухое роко¬ тание Ромбла III и проявление различных форм его активности. «Nature» v. 210, 1966, М 5039, p. 93S—939 (Англия) РЕДКИЕ ОБРАЗЦЫ КАМНЕЙ И МИНЕРАЛОВ Полевой музей естественной истории в Чикаго приобрел три новых экзотических образца драгоценных камней и минера- ПРОЗРАЧНЫЕ СТАНЦИИ ИНТЕРЕСНЫЕ ПРОЕКТЫ ГЛУБОКОВОДНЫХ ЛАБО РАТОРИЙ Огюст Пиккар одним из первых высказал мысль делать глубоковод¬ ные корабли из акрилового пластика — искусственного материала прозрачного как стекло и прочного как сталь. Предел прочности на сжатие акрилового пластика некоторых марок достигает 1350 кг на 1 см2 поверхности. В экспериментах иллюминаторы из этого материала выдерживали натиск 11000-метровой толщи воды! В свое время О. Пиккар предложил делать корпуса шарообразных глубоководных аппаратов из 12 одинаковых сферических многоуголь¬ ников. Эта идея воплощается в американском проекте обсерватории из акрилового пластика — НЕМО (Naval Edrobentic Manned Obser¬ vatory). Лаборатория, сквозь стены которой можно видеть все проис¬ ходящее в глубинах, не покидая ее пределов,— мечта океанографов и других морских специалистов. Прозрачная станция НЕМО предназначается для изучения океана в пределах континентального шельфа. Она сможет работать на глубине до 300 м. В отличие от станций «Преконтинент», «Силэб», «Сихэб», подвод¬ ной обсерватории Полярного научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии («Бентос-300») экипаж НЕМО не¬ велик — всего лишь два человека. Новая подводная лаборатория на¬ столько компактна, удобна и легка, что ее можно доставить самолетом в самые отдаленные пункты Мирового океана. Капсула, где располагается экипаж НЕМО, покоится на плоской четырехугольной платформе. Достигнув заданной точки погружения, станция устанавливается на якорь, наподобие «Ракеты» Кусто или обычного подводного океанографического буя, повисая над поверх¬ ностью дна, как аэростат в воздухе. Помимо якоря, солидным балла¬ стом, гасящим избыточную плавучесть станции, служит само основа¬ ние НЕМО с вмонтированной в него лебедкой. Это — важная и ори¬ гинальная деталь дома-шара. Включая лебедку и регулируя раскры¬ тие троса, связанного с якорем, можно легко менять глубину погру¬ жения обсерватории, обходясь без каких-либо гребных винтов и ру- лзй. В свою очередь наблюдатели могут проследить за интересующими их явлениями, не прибегая к аквалангам. Через каждые десять суток станция будет всплывать на поверх¬ ность, а затем, пополнив запасы энергии, пресной воды, провизии, сжатого воздуха и, если надо, частично или полностью обновив коман¬ ду, вновь отправиться в глубь океана. Акриловый пластик — относительно недорогой материал. Воз¬ можно, что уже в ближайшие годы будет налажено серийное производ¬ ство подобных обсерваторий разных габаритов и для разных глубин — они появятся в самых отдаленных уголках «мира без солнца». При постройке сферы, очевидно, будут использованы и некоторые элементы из нержавеющей стали — в тех местах, где расположен вход¬ ом. «Electronics», v. 39, 1966, JNft 2, p. 31—32; «Under Sea Technology», v.7 1966, 1Л 6, p. 39—42 и др. ^ 118
ной люк, а также отверстия для кабелей. Конструкторов тревожило, насколько надежным окажется шов, соединяющий акриловый пластик с металлом. Испытания с моделями НЕМО в одну пятую натуральной величины развеяли эти сомнения инженеров. Еще более удиви¬ тельная глубоководная обсерватория строится в одном из самых жар¬ ких уголков земного ша¬ ра — калифорнийской пустыне Мохаве, за мно¬ го миль от моря. Сфери¬ ческий прозрачный под¬ водный аппарат выпол¬ няется из стекла. В нем два человека отправятся в океан на глубину 6000 jhI (Вспомним, что «потолок» НЕМО — все¬ го только 300 м). Дру¬ гая замечательная осо¬ бенность стеклянной об¬ серватории — световой луч, при помощи которо¬ го она управляется. В гондоле аппарата уста¬ новлено лишь самое не¬ обходимое: система для подачи дыхательной сме¬ си и удаления углекис¬ лого газа, два сигналь¬ ных прожектора, прием¬ ник-передатчик для свя¬ зи и пульт управления световым лучом. Все ос¬ тальное оборудование, различная измерительная и электронная аппаратура размещается в прочной плексигласовой плат¬ форме, на которой покоится стеклянная гондола. Это эхолот, меха¬ низм для отбора проб грунта со дна океана, измеритель скорости по¬ гружения, инклинометр (прибор, указывающий пройденное расстоя¬ ние по вертикали),два двигателя для горизонтального плавания обсер¬ ватории, источники энергии, светильники. Наконец там же располо¬ жен источник света, используемый для телемеханического управле¬ ния обсерваторий (им может быть простая лампа-вспышка пли так называемый инжекторный диод), и несколько фотодиодов или фото¬ транзисторов. Луч света, беспрепятственно проникая сквозь прозрачный кор¬ пус, фокусируется линзой на нескольких отражателях, находящихся внутри обсерватории. Каждому из отражателей соответствует свой фототранзистор или фотодиод. Отражатели разбивают единственный луч- света, идущий от лампы-вспышки, на несколько отдельных свето- Обсерватория НЕМО: 1 —■ прозрачный корпус, г — оборудование, 3 — система жизнеобеспечения, 4 — аккумуляторы, S — балласт, в — лебедка, 7 — якорь-цепь, 8—якорь лов. Два из них необычны по размерам, а третий примечате¬ лен огранкой. Эго голубой топаз из Бразилии весом 5,890 карат, без изъяна с каплеобразной фор¬ мой огранки. Размер топаза 23х х9х7 см. Считается, что это наи¬ более крупный в мире огранен¬ ный голубой топаз. Второй редкий образец— огромный монокристалл кварца из Хот-Спринг (Арканзас) весом в 159 кг. Его размеры 74х31х х28 см, длина окружности 122 см. И наконец, камея из голубого сапфира размером 2 см в попе¬ речнике. Сапфировая камея вмонтирована в платиновую оп¬ раву, усеянную алмазами в виде диадемы. «Rocks and Minerals», v. 41, 1966, Мб, p. 410—411 (США) «ЛАНДШАФТНЫЕ» КАРТЫ МИРА Проф. Франтишек У горчак из Университета Марии Склодов- ской-Кюри, автор карт ко всем томам «Всеобщей географии», из¬ даваемой в Польше, создал новый тип так называемых ландшафт¬ ных карт. В их основу положен не рельеф территории, главный физико-географический элемент всех других карт, а лес, играющий важную роль в формировании ландшафта. На этих картах вы¬ соты обозначены начиная с 1000 м, населенные пункты — с числом жителей свыше 10 тыс., показаны главные коммуникационные пути (кроме железнодорожных). Леса обозначаются зеленым цветом, пустынные и степные террито¬ рии — оранжевым и желтым. Первая ландшафтная карта была составлена проф. Угорча- ком в 1952 г. для Люблинского воеводства, а в 1956 г. он уже завершил работу над картой для территории всей Польши. Затем по новому методу была создана карта Европы (для III тома «Все¬ общей географии») и Советского Союза (IV т.). Ландшафтные карты широко используются в различных кар¬ тографических центрах. Они выз¬ вали большой интерес среди за¬ рубежных специалистов. «В inlet у п naumwo-techniczny РАР», 1966. J6 27S (Польша) 119
»#»/#« f #•# КОЛЬЧАТАЯ ГОРЛИЦА —В СУМАХ Кольчатая горлица за весь¬ ма короткий срок расселилась из Балкан, пересекла Централь¬ ную Европу, добралась до Англии и Скандинавии. Проникла она и к нам в Советский Союз, где впервые была отмечена в 1944 г. в Ужгороде (Украина), в 1955 г. эта птица появилась уже в Киеве. Ее продвижение на восток про¬ должается. Так, 10 марта 1905 г. зоолог Сумского пединститута М. С. Матвеенко наблюдал трех кольчатых горлиц в г. Сумы. Из них — пара взрослых птиц и одна молодая, с едва заметным полукольцом на шее. 14 апреля горлицы начали строить гнездо, а 26 апреля приступили к насижи¬ ванию яиц. В 1966 г. в Сумах гнездилось уже семь пар этих птиц. Последний выводок был отмечен 11 октября. Интересно, как будет этот вид расширять свой гнездовой ареал и численность в этом году. Е. В. Сенчурин Сумский педагогический институт вых щупалец. В следующее мгновение отраженный луч-«осминог» про¬ ходит обратно через гондолу, причем каждое световое щупальце упа¬ дет на соответствующий ему фотодиод. Перекрывая с помощью пульта тот или иной отражатель, илп же сразу несколько из них, можно уп¬ равлять обсерваторией. Модель стеклянной станцпи прошла испытания на озере Чейв в Калифорнии. Изготовление обсерватории в натуральную величину, ее испытание на прочность и проверка надежности системы светового управления потребует еще немало времени. Возможно, что в свой первый рейс к «седьмой части света» она отправится в конце этого года. Конструкторов волнует не только прочность, но и легкость кораб¬ лей, особенно это касается малых и сверхмалых глубоководных лодок и исследовательских торпед.Вот почему в подводном судостроении од¬ новременно со стеклом после долгого перерыва вторично дебютировало дерево. Однако не «обычное», а бальсовое. 762 метра — экспериментальное погружение на такую глубину выдержала маленькая субмарина, построенная в Сан-Дпего (США). Правда, оно состоялось не в океане, а на берегу, в автоклаве. Оболочка лодки, изготовленная из нескольких слоев бальса в комбинации со стеклопластиком, легка, подобно пробке, и прочна как сталь. Такой корпус обладает п некоторыми другими важными достоинствами, от¬ личающими дерево от металла. А. А. Черно» Москва ДРЕВНЕЙШИЙ СОСНОВЫЙ ЛЕС В отдаленной части Калифор¬ нии на склонах гор Уайт-Маун- тпнз, вдоль границы между Кали¬ форнией и Невадой (США) на высоте около 4000 м над ур. м. рас¬ положены уникальные насажде¬ ния сосны остистой (Pinus arista- ta Engel.). Отдельные деревья этой породы достигают необы¬ чайного возраста — более 4000 лет. Ранее этот участок гор почти никем не посещался, и только в 1951 г. фермер А. Норен случай¬ но обнаружил огромный экзем¬ пляр сосны, о котором он сооб¬ щил в Американскую ассоциа¬ цию лесоводов. Как позднее было установлено, возраст этого де¬ рева, получившего имя «Пат¬ риарх», насчитывает 1419 лет. В результате дальнейшего обсле¬ дования местности были обнару¬ жены группы несравненно более старых деревьев1. В 1958 г. 1 Сы. «National Parks Magazine», У. 40, 1966, JVft 226, p. 5 — 8. вся территория площадью около 14 тыс. га была объявлена Лес¬ ной службой США заповедником и взята под охрану как редчай¬ ший научный объект. Значение древних насажде¬ ний не только в том, что они являются современниками еги¬ петских пирамид. В неменьшей степени они представляют цен¬ нейший объект дендрохроноло- гпческих анализов, позволяющих проникнуть в тайны климата это¬ го сурового района Юго-Запада США за период в несколько ты¬ сяч лет. Мпогие-мпогпо годы при¬ спосабливались насаждения в этом, районе к большим метеорологи¬ ческим крайностям: около 320 мм осадков в год преимущественно в виде снега, очень холодные зимы, холодное лето и сильные ветры. Узловатые, приземистые сосны, со свилеватыми ствола¬ ми и сучьями настолько адапти¬ ровались к экстремальным усло¬ виям, что все их биологические процессы идут крайне медлен¬ но, чтобы не дать лишь погибнут дереву. Нередко признаком того, что в гиганте тенлптся живнь, служат какие-нибудь несколько корявых ветвей, несущих редкие пучки жесткой (отсюда «остис¬ тая») темноокрашенной хвои, по¬ саженной почти прямо на кору. Климатологическая интер¬ претация годичных колец дала возможность довольно точно вос¬ произвести климат далекого прош¬ лого Юго-Запада Северной Аме¬ рики. Анализ показателей коле¬ бания осадков за период суще¬ ствования деревьев по их годич¬ ным кольцам выявил также важ¬ ную корреляцию насаждений с ре¬ жимом стока незанятой сосной остнстой территории. Все эти данные имеют большое значепие ц для долгосрочного прогноз» гидрологического режима Юго- Запада, юга Калифорнии и бас. сейна р. Колорадо. Л.В.Несмелое Москва 120
ПО СТРАНИЦАМ иш манив КВАРКИ В КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧАХ Е. Л. Фейнберг ВОЗМОЖНОСТЬ ПРИСУТСТВИЯ РЕЛИКТОВЫХ КВАРКОВ В КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧАХ «Письма в редакцию ЖЭТФ», 1966, т. III, вып. 12 Вопрос о том, существуют ли кварки — тяжелые частицы с дробным электрическим заря¬ дом 1 — продолжает интересо¬ вать физиков. Несмотря па ряд поставленных экспериментов, до сих пор они еще не обнаружены непосредственно. Автор рефери¬ руемой статьи показывает, что если кварки существуют, то онп не только должны возникать при столкновении быстрых частиц с ядрами атомов атмосферы, но и составлять некоторую долю са¬ мого потока космических лучей. В самом деле, повсюду в меж¬ звездной среде и других холод¬ ных средах должны были частич¬ но сохраниться и первичные кварки. Правда, могло остаться их, очень немного — не больше, чем один кварк на сто миллиар¬ дов (1011) нуклонов. Но так как кварки заряжены, то если вок¬ 1 См «Природа», 1C6G, JSe 2, стр. 85—05; № 8, стр. 120. руг них происходят процессы, разгоняющие протоны и ядра до больших скоростей и тем самым превращающие их в космические лучи, должны разгоняться до соответствующих скоростей и кварки. Механизм генерации косми¬ ческих лучей все еще не пол¬ ностью известен. Автор рассмат¬ ривает различные возможные механизмы и для каждого из них определяет возможную долю кварков. В случае генерации космических лучей при вспыш¬ ках сверхновых, доля кварков будет гораздо меньше, чем 10-11. В космических лучах пз некон- вектпвных оболочек Солнца и других стационарных звезд также будут содержаться кварки в количестве 10"14 —10-]б на один протон. Примерно в такой же пропорции будут онп присутст¬ вовать и в межзвездной среде в результате ускорения стати¬ стическим механизмом Ферми. Однако, при большой скорости облаков межзвездного газа и малой длине свободного пробега частицы между соударениями с этими облаками, доля кварков в космических лучах может сравниться с их общей долей в пространстве, т. е. достичь 10”11. Возможны и такие механизмы, прп которых это число может увеличиться в 10 раз. Итак, в иервпчном потоке космических лучей, особенно в области малых энергий, кварки могли бы присутствовать в доле от 1О-10 до 10-10. Проведенные до настоящего времени экспери¬ менты смогли только показать, что их доля в космических лучах меньше, чем одна миллионная процента. Лишь повышение чувстви¬ тельности методов измерения в тысячу и даже в миллион раз даст возможность сравнить результаты данной теории с опы¬ том. СОРОКАЛЕТИЕ ОНДАТРОВОДСТВА А. А. Насимович ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ВКЛЮЧЕНИЯ НОВОГО ВИДА В МАТЕРИКОВЫЕ БИОЦЕНОЗЫ (ОНДАТРА В ЕВРАЗИИ) . «Зоологический журнал», 1966, XLV, вып. II Сорок лет тому назад в Со¬ ветском Союзе стали в широком масштабе проводиться работы по акклиматизации ондатры. Те¬ перь ареал зверька на террито¬ рии нашей страны не меньше, чем на его родине — в Северной Аме¬ рике. Общая численность ондатр очень значительна: с 1935 г., когда начался их массовый от¬ лов, по настоящее время было заготовлено более 80 млн. шку¬ рок, причем по стоимости мех ондатры занимает в пушных за¬ готовках второе или третье ме¬ сто, уступая только соболю, а в некоторые годы, кроме того, еще и белке. Количество заготовляемых шкурок достигло максимума (6 млн.) в 1956 г., а затем начало уменьшаться. В 1964 г. было до¬ быто лишь около 4,5 млн. шку¬ рок. Постоянно сохраняющаяся тенденция снижения заготовок говорит о том, что происходит систематическое уменьшение по¬ головья зверька, которое не может быть объяснено ни метео¬ рологическими, ни другими пе¬ ременными факторами. Это побу¬ дило охотоведов и зоологов глуб¬ же исследовать взаимоотноше¬ ния ондатр с биоценозами на их новой родине. Уже давно отмечалось, что ондатры, особенно в северных районах, значительно повреж¬ дают заросли камыша, тростника, рогоза и других видов, служащих им основной пищей. После того, как зверьки заселили практически все пригодные для их обитания водоемы, уничтожение кормовой базы стало сказываться на их чис¬ ленности. Можно полагать, что в Се¬ верной Америке за многие тыся¬ 121
челетия сопряженной эволюции ондатр и водной растительности их экологические отношения в какой-то мере сбалансировались. В южных районах СССР, где восстановление водной расти¬ тельности происходит быстро, тростниковые и камышовые за¬ росли выдержали натиск ондатр. На севере же, с его коротким ве¬ гетационным периодом, ущерб, наносимый ондатрами водной растительности, оказывается столь существенным, что они начи¬ нают погибать от недоедания. Помимо этого, как показали наб¬ людения в Архангельской об¬ ласти, озера, в которых посе¬ ляются ондатры, мелеют, откры¬ тые участки водоемов — «окна», по-видимому, начинают промер¬ зать, изменяется видовой со¬ став водной растительности. Это неблагоприятно сказывается и на условиях жизни водоплавающих птиц. Сорокалетний опыт массово¬ го размножения ондатр позво¬ ляет сделать ряд интересных в биологическом отношении зак¬ лючений о воздействии щшшлых форм на сложившиеся биоцено¬ зы. Что же касается практиче¬ ских выводов, то, очевидно, сле¬ дует позаботиться об отлове в се¬ верных районах такого количе¬ ства зверьков, чтобы остаю¬ щееся его поголовье не могло на¬ нести ущерба кормовым угодьям. ВОССТАНОВЛЕНИЕ РАЗРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ А. В. Моторина РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ЗЕМЕЛЬ, НАРУШЕННЫХ ПРОМЫШЛЕННОСТЬЮ «Известия АН СССР, серия географическая», 1966, № 5 Интенсивное развитие гор- подобывающей, химической и других отраслей промышлен¬ ности приводит к тому, что боль¬ шие площади сельскохозяйст¬ венных и лесных угодий разру¬ шаются карьерами и засыпаются отоалами, образующимися в ре¬ зультате горных работ. Часто выбывшие из сельскохозяйствен¬ ного использования земли ста¬ новятся очагами загрязнения ат¬ мосферы, воды и почв окружаю¬ щих районов. Некоторые данные говорят об очень значительных масштабах «разрушения» земель. Так, по предварительным расчетам, в ближайшие 10—15 лет в СССР открытым способом будет добы¬ ваться три четверти всей продук¬ ции горной промышленности, а ежегодный объем вскрышных ра¬ бот достигнет 1,5 млрд. м3. При этом прирост территорий, ежегод¬ но нарушаемых открытыми гор¬ ными работами, будет составлять около 30—35 тыс. га. В настоящее время земли, вышедшие из эксплуатации пос¬ ле торфяных разработок, со¬ ставляют около 300 ООО га, а к 1980 г. ожидается увеличение их площади до 1 млн. га. Проверка, проведенная в 1965 г. на Украине, показала, что здесь территории, нарушен- пые только горными работами, составляют сейчас уже около 30 тыс. га, а к 1970 г., вероятно, до¬ стигнут почти 50 тыс. га. Нередки случаи гибели зе¬ мель в результате провалов над подземными выработками. Десят¬ ки тысяч гектаров оказываются засыпанными шлаками, золой, погребенными под терриконами и отвалами, образующимися при подземной добыче угля и других полезных ископаемых. По подсчетам польских спе¬ циалистов, от загрязнения воз¬ духа, изменения почв п гидро¬ логического режима в результа¬ те горных разработок, на обсле¬ дованной площади в 300 тыс. га ежегодные потери древесины со¬ ставляли 165,7 тыс. м3. Наблю¬ дения польских и чехословацких ученых показали, что от загряз¬ нения воздуха в районах горных выработок, урожаи зерновых сельскохозяйственных культур снижаются на 23—30% , а урожаи картофеля даже на 47%. В густонаселенных странах с развитой индустрией рекуль¬ тивация нарушенных промыш¬ ленностью земель становится пер¬ воочередной народнохозяйствен¬ ной задачей. В ряде штатов США, в Англпи, в Чехословакии, в ГДР, в Польше и в некоторых других странах работы по ре¬ культивации земель регули¬ руются в законодательном по¬ рядке. Обычно предусматривает¬ ся, что восстановление земель должно осуществляться непо¬ средственно фирмами (госпред¬ приятиями), деятельность ко¬ торых привела к гибели земли, или за их счет специализирован¬ ными предприятиями. Важным элементом восстановительных ра¬ бот служит нанесение поверх отвалов сохраненного почвен¬ ного покрова, который для этого приходится снимать до начала вскрышных работ. Различают техническую ре¬ культивацию (разравнивание на¬ сыпей, устройство террас на терриконах, подготовку котло¬ ванов для водоемов на местах вы - работки торфа и т. п.) и биологи¬ ческую рекультивацию (посад¬ ку древесных или сельскохозяй¬ ственных растений). Выбор соот¬ ветствующих культур требует проведения специальных иссле - дований, так как далеко не все лесные и сельскохозяйственные сорта и породы одинаково хо¬ рошо произрастают на террито¬ риях с нарушенным почвенным покровом. Обычно устанавли¬ вается определенная последова¬ тельность посевов различных культур, * чтобы нарушенные земли могли быть включены в нормальный сельскохозяйствен¬ ный цикл через 6—8 лет после начала восстановительных ра¬ бот. Участки, занятые лесными посадками, естественно, исклю¬ чаются из сельскохозяйственного оборота на более длительные сроки. С конца 50-х — начала 60-х годов в нашей стране стали пред¬ приниматься попытки высадить леса на местах открытой добычи полезных ископаемых в Эстон¬ ской ССР, на Воскресенском и Брянском фосфоритных рудни¬ ках, в Подмосковном угольном бассейне, на Урале, в некоторых областях Украины. За последние годы проведены совещания спе¬ циалистов по вопросам, связан¬ ным с восстановлением нарушен¬ ных земель. Но все это лишь на¬ чало работы, приобретающей все большее значение по мере роста потерь, наносимых промышлен¬ ностью земельному фонду стра¬ ны. 122
ш ПРОБЛЕМЫ ПОЗНАНИЯ КОСМОСА В. Н. Комаров ЧЕЛОВЕК И ТАЙНЫ ВСЕЛЕННОЙ Изд-во «Мысль», 1966, 208 стр., ц. 32 коп. Автор книги поставил перед собой весьма широкую и, есте¬ ственно, трудную задачу: рас¬ сказать в популярной форме о достижениях современных «кос¬ мических наук» и попутно «по¬ казать, какое огромное значение имеет тесный творческий контакт между философией и естество¬ знанием». В первых трех главах про¬ слеживается закономерный пере¬ ход научного познания на «кос¬ мические рельсы» развития и свя¬ занные с этим принципиальные изменения в характере исследо¬ вания природы. Много интерес¬ ного находит для себя любозна¬ тельный читатель и в той части книги, где рассказывается о но¬ вейших астрофизических откры¬ тиях (Сверхзвезды, взрывы в га¬ лактических ядрах), о современ¬ ном состоянии космологической проблемы (пространственно-вре- меннбй бесконечности Вселен¬ ной), о внеземной жизни вообще и космических цивилизациях в особенности и т. д. При этом под¬ черкивается тот немаловажный факт, что явления, обнаружен¬ ные на космологических расстоя¬ ниях, весьма необычны и пока не находят какого-либо убедитель¬ ного научного объяснения в рам¬ ках ортодоксальных теорий со¬ временной физики.Это наводит на мысль о возможной принципиаль¬ ной недостаточности существую¬ щих физических представлений. ' Переходя к философским ас¬ пектам познания Вселенной, В. Н. Комаров затрагивает ши¬ рокий круг вопросов: специфиче¬ ские особенности космических исследований (в частности, свое¬ образие критерия практики в астрономии), роль гипотезы в ста¬ новлении научной теории, место математических методов (в част¬ ности, статистических) в про¬ цессе теоретического осмысле¬ ния космических явлений, кос¬ мологические модели и их отно¬ шение к действительности, прин¬ цип развития, идея множествен¬ ности обитаемых миров, единство микро-и мегакосм и т.д. Выводы, к которым приходит автор, под¬ час интересны, но в некоторых случаях изложение ведется недо¬ статочно строго. Это особенно бро¬ сается в глаза при рассмотрении принципа развития и проблемы бесконечности Вселенной. В ча¬ стности, В. Н. Комаров не сов¬ сем точен в понимании соот¬ ношений категорий двпженйя, развития и прогресса. Останавливаясь на явлении «красного смещения», автор пи¬ шет, что «на основе этого реаль¬ ного факта ряд философов- идеалистов разработали гипоте¬ зу расширяющей Вселенной в целом...», которая «...перекли¬ кается с религиозными представ¬ лениями о творении мира, о пер¬ вом толчке и о грядущей гибели Вселенной» (стр. 99). «Где же... в гипотезе расширяющейся Все¬ ленной «кончается» наука и «на¬ чинается» идеализм?» — спра¬ шивает В. Н. Комаров и отве¬ чает: «Он начинается тогда, когда картина движения материи, ха¬ рактерная для нашей области пространства, распространяется на всю Вселенную в целом, как это имело место и в вопросе о «тепловой смерти» (стр. 100). По¬ скольку подобные заявления не редки в литературе (особенно в популярной), следует сделать некоторые замечания по этому поводу. Во-первых, гипотеза расши¬ ряющейся Вселенной разрабо¬ тана не философами-идеалиста- ми, а учеными-естественниками, точнее, она берет начало от ра¬ бот советского физика А. Фрид¬ мана, космогонические аспекты которой в соответствии с дан¬ ными наблюдений Хаббла рас¬ смотрены бельгийским космоло¬ гом Ж. Лемэтром. Во-вторых, ги¬ потеза Лемэтра о первоначаль¬ ном сверхплотном «атоме» пря¬ мого отношения к религиозным представлениям не имеет, и если за нее ухватился Ватикан, то это отнюдь не вина ее автора. В-третьих, недавнее открытие изо¬ тропного теплового радиоизлу¬ чения на сантиметровых волнах (Пензиас — Уилсон, Ролль — Уилькинсон и др.), которое ин¬ терпретируется как прямое до¬ казательство «горячего» сверх¬ плотного состояния Метагалакти¬ ки в далеком прошлом (10 млрд. лет тому назад), говорит о том, что выводы теории Эйнштейна — Фридмана — Лемэтра отнюдь не фантастичны, несмотря на то, что одна из ее предпосылок считает¬ ся сравнительно сильной идеа¬ лизацией действительности (кос¬ мологический постулат). В-четвертых, перед нами фундаментальный научный факт, исходящий из общей тео¬ рии относительности и подтвер¬ жденный наблюдением,— расши- 123
ревие всей охваченной астро¬ номическими наблюдениями об¬ ласти неба. Имеет ли данное яв¬ ление локальный характер или оно более грандиозно по масшта¬ бам, т. е. происходит и 8а преде¬ лами нашей метагалактики — при современном уровне техники наблюдения мы не внаем. К на¬ стоящему времени внегалакти¬ ческой астрономией не обнару¬ жены какие-либо внеметагалак- тические объекты и, таким обра¬ зом, она еще не установила ника¬ кой границы Метагалактики. От¬ сюда понятно, что термины «Все¬ ленная» (Universe) и «Метага¬ лактика» (Metagalaxy) в боль¬ шинстве случаев отождествляют¬ ся и было бы по меньшей мере несправедливо предъявлять об¬ винения в идеализме или симпа- тгш к религии авторам, исполь¬ зующим, скажем, термины «рас¬ ширяющаяся Вселенная» или «возраст Вселенной». Это тем бо¬ лее важно учесть, что сам логиЯе- скпй статут понятия «Вселенная» философски пока далеко не про¬ анализирован. И, наконец, космология •— наука, пытающаяся на основе экстраполяции общих физиче¬ ских законов и теорий, установ¬ ленных и проверенных в локаль¬ ных условиях (лабораторные эк¬ сперименты и наблюдения огра¬ ниченного масштаба), воссовдать картину Вселенной как целого и выявить ее общие закономерно¬ сти. В частности, имея в виду, что гравитация — одно из неотъем¬ лемых свойств любых физиче¬ ских тел, обладающих массой (анергией), почему бы не экстра¬ полировать ее как можно дальше в глубь Вселенной? И пока опыт и наблюдение не установили гра¬ ницу этой экстраполяции, у нас нет достаточно веских оснований не рассматривать тяготение как одно на универсальных взаимо¬ действий в общемировой связи вещей. Что же касается пробле¬ мы, вытекающей на экстраполя¬ ции второго закона термодинами¬ ки на Вселенную как целое, здесь дело обстоит далеко не так про¬ сто, как это кажется на первый взгляд. Тот факт, что применение данного закона ко Вселенной как целому приводит к парадоксаль¬ ному выводу — «тепловой смер¬ ти» >— уже говорит о его огра¬ ниченности. Но вместе с тем вовражения, основанные на апел¬ ляции к логике или на соображе¬ нии о том, что принцип возраста¬ ния энтропии установлен лишь для замкнутой (конечной) фи¬ зической макросистемы и заведо¬ мо необоснованна его экстрапо¬ ляция на Вселенную, отнюдь не снимают проблему столетней дав¬ ности. В противном случае ста¬ вилась бы под сомнение сама космология как наука, ибо она вся построена именно на экстра¬ поляции законов, установленных для конечных систем! Не останавливаясь на дру¬ гих спорных моментах книги, в заключение сделаем одно заме¬ чание методического характера. На странице 201 говорится, что «защитники религии и идеали¬ сты стоят на точке зрения непоз¬ наваемости мира, проповедуют невозможность выяснения сущ¬ ности природных процессов с помощью научных методов». А цалее автор замечает: «Даже та¬ кой выдающийся ученый как А. Эйнштейн, сделавший много для познания человеком окру¬ жающего мира, говорил, что не¬ понятно то, что мир может быть понят». Здесь у неискушенного читателя может создаваться впе¬ чатление, что Эйнштейн в тео¬ рии познания был агностиком. Между тем афоризм гениального физика имеет глубокий (причем, материалистический!) смысл. Уче¬ ный глубоко убежден, что природа и неисчерпаема, и позна¬ ваема во всем ее качественном многообразии, и ставит проблему исследования самого процесса научного познания. Оценивая книгу В. Н. Ко¬ марова, посвященную весьма актуальной теме, следует ска- вать, что она в целом интересна, написана хорошим, образным языком. Акбар Турсунов Душанбе Нариман Э ш м е та о в Ташкент ВИДНЫЙ УЧЕНЫЙ-МЕТАЛЛУРГ С. Я. Плоткин ПЕТР ГРИГОРЬЕВИЧ СОБОЛЕВСКИЙ Изд-во «Наука», 1966, 126 стр., ц. 36 коп. Имя П. Г. Соболевского, од¬ ного из выдающихся русских химиков первой половины XIX в., основоположника порошковой ме¬ таллургии, прочно вошло в историю мировой науки. Велики его заслуги также в области хи¬ мии и металлургии платины и других благородных металлов. Соболевский впервые в нашей стране сконструировал прибор для газового освещения, с его именем связано начало пароход¬ ства на Каме и Волге. Многообразная научная дея¬ тельность этого ученого полу¬ чила полное освещение в рецен¬ зируемой книге. Использовав отдельные статьи и заметки о П. Г. Соболевском, труды самого ученого, а также архивные мате¬ риалы, автор внес существенный вклад в нашу научно-биографи¬ ческую литературу. Впервые, 124
например, освещена малоизвест¬ ная деятельность Соболевского по применению горячего дутья, в связи с чем представляет инте¬ рес мемуар Соболевского, напе¬ чатанный более ста лет назад в трудах Академии наук на немец¬ ком языке. В книге приведены п другие события и факты из истории оте¬ чественной науки и жизни уче¬ ного. В главе, посвященной уча¬ стию Соболевского в создании химической номенклатуры, сооб¬ щается, например, что А. М. Бут¬ леров, Н. А. Меншуткин, Н. С. Курнаков и другие выдающиеся ученые принимали за основу> но¬ менклатуру, предложенную Со¬ болевским и его коллегами. В заключительной главе сообщается о современном состоянии порош¬ ковой металлургии. Обширный и разнообразный фактический материал — одно иэ несомненных достоинств книги. Весьма полезным следует считать список статей самого П. Г. Соболевского и многочис¬ ленных публикаций о нем в раз¬ ных изданиях за 150 лет. На¬ писана книга живым языком и читается с большим интересом. Член-корреспондентп АН СССР |И. Н. П л а к син Москва ГЕОГРАФЫ—СЕЛЬСКОМУ ХОЗЯЙСТВУ Ф. Н. Мильков ЛАНДШАФТНАЯ ГЕОГРАФИЯ И ВОПРОСЫ ПРАКТИКИ Изд-во «Мысль», 1966, 255 стр., ц. 96 коп. В последние годы в физиче¬ ской географии серьезное внима¬ ние обращается на комплексное изучение природных условий страны. Итог такого изучения — физико-географическое райони¬ рование, имеющее практическое значение, в особенности при научном планировании сельского хозяйства. Теоретические основы проблемы физико-географическо¬ го районирования за последнее десятилетие разрабатывались многими учеными. Однако неко¬ торые из этих вопросов еще ос¬ таются дискуссионными и тре¬ буют проверки. Автор задался целью осве¬ тить современное состояние проблемы физико-географическо- го районирования СССР и пока¬ зать значение этой проблемы для нужд практики. Поэтому книга несомненно привлечет внимание не только физико-географов, но ее с интересом и пользой прочтут работники сельского хозяйства, плановых и проектных органи¬ заций. Начинается она с исто¬ рии, формирования взглядов и рассказа о содержании основных работ по физико-географическому районированию СССР. Далее читатель знакомится с основны¬ ми принципами и методами фи¬ зико-географического райониро¬ вания, которые используются в работах советских географов: генетический принцип, прин¬ ципы территориальной общно¬ сти, комплексности, относитель¬ ной однородности, метод нало¬ жения пли сопоставления част¬ ных видов физико-географиче¬ ского районирования, метод ве¬ дущего фактора и др. В книге рассмотрены высшие единицы физико-географического районирования — материк, пояс, страна, зона, из которых полу¬ чили развернутое обоснование последние две единицы (страна л зона), имеющие большое прак¬ тическое значение при райони¬ ровании территории СССР. Цен¬ но, что здесь затронуты вопросы практического и направленного использования земель, в зависи¬ мости от их зонального положе¬ ния. Анализируя фиаико-геогра- фический район и его внутрен¬ нюю структуру, автор рассмат¬ ривает вопросы долготно-кли¬ матических и орогеоморфологи- ческих различий внутри фиаико- географических зон. В пределах равнин намечены три высотно¬ ландшафтные ступени, которые, по мнению ученого, не следует смешивать с поверхностями вы¬ равнивания. Однако этот вопрос следует еще изучить и сравнить на конкретном материале, по¬ скольку высотно-ландшафтные ступени выделяются также во вне- ледниковой части, где имеют хо¬ рошую выраженность ярусы рельефа (Высокое Заволжье, Приволжская возвышенность, Волыно-Подольская возвышен¬ ность, Донецкий кряж). Хоро¬ шо показано значение грапиц оле¬ денений для внутризонального районирования. Профессор Ф. Н. Мильков первый в нашей стране внедрил в практику структурные (типо¬ логические) единицы физико- географического (ландшафтного) картирования: тип урочищ, тип местности и тип ландшафта. В книге показан положительный опыт воронежских географов в составлении ландшафтно-типоло¬ гических карт. По этому прин¬ ципу в настоящее время состав¬ лена карта типологических вы- делов в пределах Пермской об¬ ласти (Б. А. Чазов, 1966). Весьма интересна глава, посвященная практическим ас¬ пектам внутризонального физи- но-географического и ландшафт- 125
вого картирования. В ней чита¬ тель узнает, как создаются при¬ кладные карты целевого назна¬ чения, например в области меди¬ цинского ландшафтоведения и для целей сельского хозяйства. Рассмотрены вопросы качест¬ венной оценки земель, а также их орошения и обводнения. По¬ казана роль ландшафтных ис¬ следований для районной пла¬ нировки, промышленного и го¬ родского строительства, дорож¬ ного строительства, застройки городов, здравоохранения. Вы¬ делен раздел, посвященный ох¬ ране п преобразованию приро¬ ды. Книга хорошо нллюстрпро- вана картографическими схема¬ ми и фотографиями, а в конце ее есть список цитированной совет¬ ской литературы п дан указатель географических имеп. Профессор А. В. Ступишин Казань КОРОТКО О КНИГАХ И. М. Любимов ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ СССР Изд-во «Просвещение», М., 1966, 256 стр., ц. 58 коп. Полезные ископаемые на¬ ряду с землями, водами, лесами и животным миром составляют важнейшее условие жизни лю¬ дей, благосостояния и могуще¬ ства государства. Книга, пред¬ назначенная для учителей, вы¬ ходит далеко за пределы только школьных интересов. В ней сосредоточены не только общие представления 6 главных полез¬ ных ископаемых нашей Родины, но и их классификация, способы разведки и методы добычи, клас¬ сификация запасов, представле¬ ние о горных предприятиях, по¬ терях при разработке, первичной обработке и т. д. Все это, как правило, мало известно и имеет большое познавательное значе¬ ние. Комплексные карты сущест¬ венно дополняют изложение и представляют самостоятельный интерес. При взгляде на них у читателя сразу создается пред¬ ставление о закономерностях раз¬ мещения полезных ископаемых и экономических возможностях комплексного их использования. Например, на карте «Сырье для черной металлургии» помещены не только железные руды и коксу¬ ющиеся угли, но и все другие металлы и минералы, флюсы и огнеупоры, которые исполь¬ зуются современной металлур¬ гией. Карта энергохимического сырья дает наглядное представле¬ ние об огромных запасах его в СССР. Вместе с перечислением и характеристикой полезных иско¬ паемых каждого экономического района упоминаются горно-гео¬ логические условия залегания и условия разработки, содержание полезного ископаемого в рудах, запасы и перспективы их при¬ роста, краткие сведения по тех¬ нологии переработки и многие другие важные сведения. В ре¬ зультате получилась одна из са¬ мых полных у нас сводных ха¬ рактеристик. Разница между экономическими районами вы¬ ступает весьма рельефно, как в обеспеченности, так и в наборе полезных ископаемых. Правда, стремление к характеристике полезных ископаемых по уста¬ новленным экономическим райо¬ нам, не всегда оправдывает себя. Например, Западно-Сибирская низменность существенно отли¬ чается от горного Урала по ха¬ рактеру полезных ископаемых. Между тем в книге к Уралу от¬ носится Тюменская область, ко: торая не похожа па горный Урал, но отделяется от Новоси¬ бирской, Омской, Томской обла¬ стей, входящих в Западную Си¬ бирь и по существу имеющих од¬ нотипные с ней природные усло¬ вия. В результате во введении читатель хочет найти характе¬ ристику или хотя бы упомина¬ ние на значение нового нефтя¬ ного района Западной Сибирп, а получает объединенную харак¬ теристику Урало-Волжского неф¬ тегазоносного района, что иска¬ жает природную сущность по¬ лезных ископаемых. Общая карта полезных иско¬ паемых СССР завершает карто¬ графическую характеристику. На ней более подробно, чем в не¬ давно вышедшем «Физико-гео¬ графическом атласе мира» (1964) обозначены месторождения неф¬ ти, газа и некоторых других ископаемых, но не использованы данные по металлическим иско¬ паемым Дальнего Востока. Во¬ сточная Якутия, Камчатская и Магаданская области выгля¬ дят пустыми, что по существу не отвечает действительности. Здесь автор не пошел против от¬ мирающей традиции показывать Европейскую часть СССР более насыщенной полезпымп иско¬ паемыми, чем восточные наши территории, что сейчас все боль¬ ше и больше опровергается прак¬ тикой изучения последних. Несмотря на указанные немногочисленные частные не¬ достатки, книга, является весь¬ ма ценным пособием и для учи¬ телей, и для студентов-географов, п для самого широкого круга чи¬ тателей. Ю. П. П а р м у а и н Кандидат географических наук Москва 120
ОВРАГИ В ЛЕСАХ Хорошо известна противо- эрозионная роль лесов. Именно поэтому давно уже укоренилось мнение, что лес и овраг — не¬ совместимые понятия. «Лесной овраг» многим до сих пор пред¬ ставляется настолько необыч¬ ным образованием, что даже единичные случаи их нахожде¬ ния становятся предметом спе¬ циальных научных сообщений. Между тем наши многолет¬ ние наблюдения в Воронежской, Белгородской, Тамбовской, Ли¬ пецкой, Курской, Орловской об¬ ластях приводят к заключению, что в условиях среднерусской ле¬ состепи и степи лесные овраги составляют не редкие, а весьма распространенные характерные урочища нагорных и байрачных дубрав. Лесные овраги встре¬ чаются в Шиповом лесу, Теллер- мановском (Борисоглебском) ле¬ су, Воронежской и Калачской нагорных дубравах, Яблочнен- ском лесу (правобережье Дона, Воронежская обл.), Валуйских, Белгородских, Шебекинских ле¬ сах и во многих других местах. Подавляющее большинство лесных оврагов приурочено к днищам крупных древних ба¬ лок, расчленяющих высокие бе¬ рега Дона, Воронежа, Хопра, Битюга, Подгорной, Северного Донца и других рек. В зависимо¬ сти от размещения донных овра¬ гов различается четыре типа лес¬ ных овражно-балочных систем. Все они сравнительно неглубо¬ ки — в средпем 3—4 м и лишь в виде исключения достигают 8—10 м. Реже встречаются боко¬ вые овраги. Каковы же причины появле¬ ния значительного числа свежих оврагов в нагорных лесах Черно¬ земного центра? Их три. Прежде всего, облесенные балки обла¬ дают обширными водосборами, вершинная часть которых, пред¬ ставленная ложбинами стока, как правило, безлесна. Талые ве¬ сенние и ливневые воды посту¬ пают в лес в виде мощного кон¬ центрированного потока, способ¬ ного производить большую раз¬ рушительную работу. Далее: рыхлые, лёссовидные суглинки большой мощности, обнажаю¬ щиеся на склонах балок, легко размываются, обваливаются, об¬ рушивая на днище старые деревья. Деятельность человека, на¬ рушающая целостность лес¬ ного биогеоценоза,— третья и очень важная причина появле¬ ния оврагов в лесу. В связи с воз¬ растающей плотностью населе¬ ния и высокой насыщенностью го¬ рода и деревни автотранспортом в последние годы резко усилилось неблагоприятное воздействие че¬ ловека буквально на все лесные массивы и рощи. А между тем в лесу каждая колея от автомаши¬ ны или малозаметная пешеход¬ ная тропинка может в недалеком будущем при соответствующих условиях стать новым лесным ов¬ рагом. К этому следует добавить неумеренную пастьбу скота и неизбежные в связи с различного рода строительством (прокладка дорог, газопроводов, электро¬ линий и т. п.), вырубки деревьев на склонах. В ряде случаев при- На Северном Кавказе весны обычно развиваются довольно интенсивно. За всю весну отме¬ чается не более 1—2 волн холода. Устойчивый переход средней су¬ точной температуры воздуха че¬ рез 0°, как правило, происходит в середине марта. К концу марта снежный покров исчезает, почва оттаивает на всю глубину, после чего начинаются весенние полевые работы. В начале апреля темпе¬ ратура воздуха быстро растет и переходит через 5°. Природа ожи¬ вает. В середине апреля весенние полевые работы в разгаре, зацве¬ тают сады, и уже до осени холода больше не возвращаются. Исследование синоптических условий экстремально холодных вёсен на . Европейской террито¬ рии Советского Союза, произве¬ денное Л. И. Блюминой (1949), чиной появления оврагов в лесу служат неправильные водосливы прудов в вершинах балок. Как это на первый взгляд ни странно, но вследствие овраж¬ ной эрозии многие облесненные балки имеют ясно выраженные конусы выноса. По своим разме¬ рам они хотя и уступают конусам выноса безлесных овражно-ба¬ лочных комплексов, но тем не ме¬ нее засоряют поймы и русла рек. Местами аккумуляция овражного аллювия начинается прямо в ле¬ су, на днище балки, в результате чего возникают своеобразные группировки леса с «напочвен¬ ным» покровом из свежего нанос¬ ного песка. Нагорные дубравы и байрач- пые леса Южной России — естественные противоэрозионные фильтры. Эти фильтры нуждают¬ ся в бережном отношении, разум¬ ном лесопользовании, а в ряде случаев — в специальных проти- воэрозионных мероприятиях Профессор Ф. Н М и л ь к о в Воронеж показало, что в аномально холод- ные вёсны вследствие преобла¬ дания антициклонической дея¬ тельности над юго-восточной частью СССР, и в том числе над Северным Кавказом, проходят 2—5 волн холода, отчего период весны удлиняется. За последние 45 лет холодные затяжные вёсны на Северном Кав¬ казе наблюдались в 1923, 1945, 1947 и особенно в 1952 гг. В конце марта 1952 г., когда на Северный Кавказ проник холодный аркти¬ ческий воздух, погода носила еще зимний характер, почва была мерзлая. В отдельные дни темпе¬ ратура воздуха понижалась до —12,—15°. Устойчивый переход температуры воздуха через 0° произошел в начале апреля (на 2 недели позже обычного срока), тогда как снежный покров ра¬ ХОЛОДНЫЕ ВЕСНЫ НА СЕВЕРНОМ КАВКАЗЕ
стаял несколько раньше (в конце марта). 8—10 мая 1952 г. во вре¬ мя цветения фруктовых садов произошло очередное вторжение антициклона со Скандинавии. Температура воздуха понизилась до —5°, а в ночь на 10 мая в райо¬ не Пятигорска выпал обильный снег (толщина снежного покрова равнялась 6—8 см). Снег вскоре растаял, а сельскому хозяйству был нанесен ущерб. Известно (Н. С. Темникова, 1959), что заморозки и снегопады на Северном Кавказе в апреле- мае бывают весьма редко. По¬ этому весну 1965 г. можно с пол¬ ным основанием также отнести к разряду аномальных явлений, вот почему она представляет ин¬ терес. Здесь вела наблюдения Се¬ веро-Кавказская экспедиция Ла¬ боратории озероведения Ленин¬ градского университета. Вот как протекали климати¬ ческие процессы в этот год. К мо¬ менту приезда экспедиции Лабо¬ ратории озероведения Ленин¬ градского университета на место работ (водохранилище «Волчьи ворота» на р. Томузловке) была устойчивая морозная (—3, —5°) погода со сплошным снежным по¬ кровом мощностью 10—15 ем. Толщина льда на водохранилище равнялась 30 см. Резкое потепление произош¬ ло в ночь на 8 марта. Ночью и днем шел дождь. За сутки выпало 9 мм осадков. Начался сток вре¬ менных водотоков. Однако 9 мар¬ та снова похолодало до —2, —4°, а в период с 9 по 18 марта уста¬ новилась солнечная морозная, иногда безветренная погода. В отдельные дни воздух был на¬ столько чист и прозрачен, что 15 марта, например, мы могли лю¬ боваться четко видимой двугла¬ вой вершиной Эльбруса на рас¬ стоянии 180 км. Медленное тая¬ ние снега под действием солнеч¬ ных лучей при морозной погоде не вызвало сколько-нибудь зна¬ чительного склонового стока. Талая вода обычно просачивалась в почву, частично испаряясь и вымораживаясь. Остатки снега лишь вблизи лесополос остава¬ лись до 27—28 марта. Переход температуры возду¬ ха через 0° произошел только 19 марта (обычно это происходит около 10 марта). В период с 19 марта и до конца месяца отмеча¬ лись моросящие дожди и туманы. Среднесуточная температура воз¬ духа обычно не превышала 5—7е тепла. К концу месяца несколько потеплело. 28—29 марта под дей¬ ствием тепла и ветра водохрани¬ лище очистилось ото льда. 30— 31 марта стало настолько тепло (максимальная температура до¬ стигала 18—20°), что мы пере¬ брались с зимней квартиры в па¬ латки. Но, к сожалению, это про¬ должалось недолго. С 1 апреля резко похолодало. Подул сильный северо-западный ветер, скорость которого (5 и 6 апреля) достигала 16—18 м/сек. Прохладный северо-западный ве¬ тер с 10 апреля переменился на еще более холодный восточный. Пошел снег, температура воздуха понизилась до —2, —4°. Особенно густой снегопад отмечался 11 и 12 апреля. За два дня выпало до 32 мм осадков. Вновь выпавший снег сплошным покровом (толщи¬ на 5—7 мм) покрыл всю мест¬ ность. Зазеленевшие поля под озимыми всходами оказались по¬ гребенными под снегом. Вблизи строений и лесных полос намело почти метровые сугробы, но снег до 16 апреля растаял на месте. После исчезновения последних остатков снега до конца апреля довольно сильные (6—8 м/сек) прохладные ветры не прекраща¬ лись, часто шли моросящие дож¬ ди. Обычного для тех мест тепла по-прежнему не было. Весна в 1965 г. на Северном Кавказе была настолько затяж¬ ной и холодной, что природа здесь «ожила» лишь к маю. В. И. Фролов Кандидат географических наук Ленинград РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ: Доктор физико-математнчеоких паук Д. А. ФРАНК-КАМЕНЕЦКИЙ (заместитель главного редактора); кал- дидат технических наук А. С. ФЕДОРОВ (заместитель главного редактора)', академик Б. J1. АСТАУРОВ; академик А. И. БЕРГ; академик А. П. ВИНОГРАДОВ; академик В. В. ЛАРИН; академик Г. М. ФРАНК; член- корреспондент АН СССР JI. А. ЗЕНКЕВИЧ; член-корреспондевт АН СССР В. Л. КРЕТОВИЧ; доктор геогра¬ фических наук Л. А. ЧУБУКОВ; доктор физико-математических наук С. П. КАПИЦА; доктор филооофаких наук Н. Ф. ОВЧИННИКОВ. РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ: Академик А. Е. АРБУЗОВ (органическая химия); академик Б. М. КЕДРОВ (философия естествознания); академик И. К. КИКОИН (физика); академик Н. В. ЦИЦИН (сельское хозяйство); член-корреоаондент АН СССР Э. А. АСРАТЯН (физиология); член-корреспондеот АН СССР Б. Н. ДЕЛОНЕ (математика); член-кор¬ респондент АН СССР Н. А. КРАСИЛЬНИКОВ (микробиология); член-кор респондент АН СССР В. А. МАГ¬ НИЦКИЙ (геофизика); член-корреспондент АН СССР Н. И. НУЖДИН (биология); член-корреопондент АН СССР Р. 3. САГДЕЕВ (физика); член-корреопондент АН СССР А. П. ТЕРЕНТЬЕВ (органическая химия); член-корреспоидент АН СССР И. И. ТУМАНОВ {физиологии растений); доктор биологических наук А. Г. БАННИКОВ (зоология); доктор фиаико-математнчеакпх наук Б. В. КУКАРКИН (астрономии); доктор фило- оофских наук Г. А. КУРСАНОВ (философия); доктор географических наук К. К. МАРКОВ (география); доктор биологичеоких наук К. К. ФЛЕРОВ (палеонтология); доктор биологичеокнх наук А. Н. ФОРМОЗОВ (экология, зоогеография). В Художественный редактор 3. К. Тарасенко Технический редактор Д. И. Флейшман Корректор Н. М. Кузьмина АДРЕС РЕДАКЦИИ Москва, Ж-127, ул. Осипенко, 52, тел. В 1-76-80 Подписано к печати 13/1X1-1937 Т-042Э8 Формат бумаги 84x10871* Печ. л. 13,67 Уч.-ивд- л. 13,37 Бум. л. 4 Тфраш 45000 экз. Закаа 1772 2-я типография издательства «Наука». Москва, Шубинский пер., 10
ИЗДАТЕЛЬСТВО „НАУКА" Готовится к печати книга: JE. А. Барская ИЗМЕНЕНИЕ ХЛОРОПЛА- СТОВ И ВЫЗРЕВАНИЕ ПОБЕГОВ В СВЯЗИ С МОРОЗОУСТОЙЧИВОСТЬЮ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ Вызревание побегов (древе¬ сины) играет важную роль в мо¬ розоустойчивости древесных растений. Предлагаемая книга ставит своей целью широко осветить этот вопрос. В книге представлены ориги¬ нальные данные автора по микро¬ скопическому изучению процесса одревеснения на разных этапах развития клеток древесины. Приводятся методика исследо¬ вания и экспериментальный ма¬ териал, полученный автором при изучении многих видов дре¬ веснокустарниковых пород, ха¬ рактеризующихся различной степенью вызревания побегов и морозоустойчивости. Разрабо¬ танная автором микроскопиче¬ ская диагностика определения степени вызревания древесины может найти широкое примене¬ ние в практике плодоводства и лесоводства. Освещается современное со¬ стояние вопроса о строении и размножении хлоропластов, ха¬ рактер изменений хлоропластов вечнозеленых листьев и коры древесных растений в течение годичного цикла и, главным об¬ разом, в зимний период. Дается критика теории зимней агглюти¬ нации хлоропластов как есте¬ ственного физиологического про¬ цесса; вскрыты причины ее воз¬ никновения. Работа иллюстрирована ори¬ гинальными рисунками и микро¬ фотографиями автора. Книга рассчитана на агрономов-плодо- водов, лесоводов, научных ра¬ ботников в области ботаники и цитофизиологии растений, а также студентов и аспирантов- биологов. Объем книги —16 л., цена 1 р. 20 к. (ориентировочно). Заказы присылать по адресу: Москва, В-463, Мичуринский проспект, 12, магазин „Книга — почтой11 конторы „Академкнига11.
} 50 коп. Индекс70707