ВЗОРВАВШИЙСЯ ОСТРОВ
20 мая 1883 года вахтенный трехмачтового немецкого парусника, находившегося в Зондском проливе, увидел на горизонте огромное серое облако. Впрочем, это было даже не облако, а скорее невиданных размеров столб дыма, который поднимался на высоту примерно десяти километров.
Вахтенный вызвал наверх капитана. Тот долго смотрел на облако-столб, молчал, потом вернулся в свою каюту и стал читать старую лоцию.
Он знал ее почти наизусть, но теперь, перелистывая давно знакомые страницы, ворчал от удивления: Кракатау… небольшой островок в Зондском проливе… необитаем… изредка посещают рыбаки. Так, вот оно: цепь вулканов проходит через Суматру и Яву, а Кракатау — часть древнего подводного кратера. Последнее извержение было в 1680 году… Хм, двести три года назад! Что же — проснулся?
Капитан поднялся на палубу.
Его помощник, стоявший вахту, держал в руках фуражку и отряхивал ее.
— Пепел, господин капитан! — сказал он почти весело. — Пепельный дождь… Смотрите, вся палуба уже засыпана.
— Проснулся!
— Простите?
— Вулкан проснулся. Прикажите прибавить парусов.
— Есть, капитан! — Вахтенный быстро взглянул в сторону вулкана. Облако, казалось, стало еще больше, гуще. Небо было охвачено странным дрожащим заревом. — Интересно было бы понаблюдать, не правда ли, капитан?
— Я думаю, лучше держаться подальше.
К вечеру судно встало на якорь у берега Суматры.
Зарево в небе разгоралось все ярче. Ночью слышен был долгий грохот. Деревья на берегу, наверное, дрожали, с них то и дело осыпался пепел.
— Словно снег, не правда ли, капитан?
— Здесь никогда не бывает снега… Погрузка закончена?
— Так точно.
— Отдайте команду поднять якорь. Да… Достаточно светло, чтобы уйти.
Другой корабль — «Медея» — проходил в Зондском проливе в воскресенье 26 августа того же года. В два часа пополудни в вахтенном журнале корабля была сделана запись:
«Над островом Кракатау стоит огромный столб пепла».
Извержения здесь тянулись почти непрерывно уже три месяца. Кракатау за это время выбросил столько пепла, грязи, пемзы и шлаков, что островок увеличился почти вдвое — примерно на тридцать квадратных километров. …К вечеру «Медея» была уже на порядочном расстоянии от пролива.
Солнце зашло.
Сначала во тьме ничего не было видно. Потом в воздухе стали вспыхивать огоньки электрических разрядов. Голубоватые потрескивающие змейки скользили по мачтам и снастям корабля. Рулевой не мог прикоснуться к металлическим частям штурвала.
Грозный гул стоял над океаном. Шел и шел пепельный дождь. Поднялось сильное волнение.
Несколько прибрежных деревень на Суматре и Яве были затоплены, мелкие суда выброшены на сушу.
А рассвет вставал ясный, почти спокойный. Он казался бы совсем мирным, если бы не зловещее зарево вулкана. Но уже к шести часам утра небо заволокло черными тучами. Солнце словно погасло. Наступила тьма, продолжавшаяся восемнадцать часов.
Около десяти утра вулкан Кракатау взорвался.
В двухстах двадцати восьми километрах от места взрыва, в городе Джакарте, окна в домах лопнули, а по стенам зазмеились трещины. Грохот взрыва был слышен на Цейлоне, на Филиппинских островах, на Новой Гвинее и в юго-западной Австралии.
Огромные, до тридцати метров высотою, волны, поднявшиеся в тот момент, когда почти весь взорвавшийся остров рухнул море, прошли по Тихому, Атлантическому и Индийскому океанам. Они достигли берегов Америки, Франции и Красного моря.
…Утром 28 августа немного посветлело.
Команды кораблей, вернувшихся через некоторое время на Суматру и Яву, не узнали знакомых берегов: серая грязь, каменные глыбы, вырванные с корнем деревья, уничтоженные селения, тысячи погибших… Море было густо покрыто вулканической пемзой.
За три месяца этого извержения и во время взрыва Кракатау выбросил в воздух не меньше тридцати пяти миллионов тонн вулканической пыли. Она поднялась в атмосферу на высоту 20–30 километров и облетела буквально весь земной шар. Она же была причиной и необыкновенно красивых закатов, которые наблюдались в Европе на следующую зиму и весной…
ТАМ, ГДЕ ПРОЛЕТАЮТ МЕТЕОРЫ
Прошло два года.
Вечером 13 июня русский астроном В. К. Цераский, готовясь к наблюдениям, обратил внимание на странного вида облака. Стемнело совсем, но поразительно — эти облака не гасли… Зрелище было необыкновенное.
Наутро Цераский сделал первую запись:
«Отличаясь видом от прочих, они бросались в глаза прежде всего своим светом. Облака эти ярко блистали в ночном небе чистыми, белыми, серебристыми лучами, иногда с легким голубоватым отливом, принимая в непосредственной близости горизонта золотистый оттенок. Бывали случаи, что от них делалось светло, стены зданий весьма заметно озарялись, и неясно видимые предметы резко выступали…»
Цераский откинулся в кресле, закрыл глаза.
Сумерки… Нижние слои атмосферы уже не освещаются прямыми солнечными лучами. Тень Земли поднимается все выше, и вот россыпи звезд и… серебристые облака. Они так ярко светились… Почему? Видимо, находились выше тени Земли, их еще освещало Солнце. Но в таком случае, какова же высота этих облаков?
Он уже догадывался, что получит цифру не меньшую, чем 50 километров. Но на такой высоте никто никогда не видел облаков ни одной известной людям формы! Что же, догадка должна быть подтверждена.
Цераский открыл глаза, встал. Нужно немедленно обратиться к Аристарху Аполлоновичу Белопольскому. Вдвоем они сумеют определить высоту серебристых облаков — только бы появились опять!
Они появились. Вечером 24 июня 1885 года их наблюдали уже два человека — Витольд Карлович Цераский и Аристарх Аполлонович Белопольский, ставший впоследствии одним из выдающихся русских астрономов и астрофизиков. Цераский наблюдал облака из обсерватории Московского университета, Белопольский — из Петровской академии, оттуда, где сейчас на Новом шоссе находится сельскохозяйственная академия имени Тимирязева. В 1885 году это место было пригородом Москвы.
Расстояние от обсерватории до академии ученые знали точно. Теперь оставалось определить, под какими углами они будут наблюдать серебристые облака — каждый со своего пункта. А если известно расстояние между пунктами (базис) и углы наблюдения, то легко построить треугольник и из него путем расчетов найти высоту серебристых облаков. Это так называемый базисный метод, который довольно часто применяют на практике для измерения расстояний.
Цераский и Белопольский составили график времени заранее: наблюдения необходимо было вести одновременно. Все, казалось, было продумано и рассчитано. Однако…
Утром они встретились, стали изучать записи, высчитывать.
Белопольский первый оторвался от бумаг, поднял голову:
— Базис мал, Витольд Карлович.
— Да, да, — согласился Цераский. — Жаль… Значит, надо…
— Значит, я еду. — Белопольский улыбнулся. — Скажем, по Ярославской дороге. Как вы думаете?
— Сейчас, сейчас! — Цераский обрадованно засуетился. — Вот карта, голубчик, давайте посмотрим, определим…
И через несколько дней снова запись:
«Одновременные наблюдения из Москвы и Петровской академии 1885 г. июня 24 дня показали, что базис Москва — Академия слишком мал. Через два дня г. Белопольский наблюдал в деревне Листвянах, близ Пушкина по Ярославской железной дороге, а я в Москве. Расстояние между пунктами, взятое из специальной карты Шуберта, — 30,4 версты, азимут Листвян из обсерватории = 20°14′ от севера к востоку.
Наблюдения этого вечера были особенно удачны; мы нашли пять почти одновременных определений одних и тех же образований; разности моментов наблюдений не превосходят двух-трех минут. Вертикальные высоты облаков от поверхности Земли из этих пяти измерений получились следующие… Взяв среднее, найдем, что при зенитном расстоянии в Москве = 79° высота облаков была = 69 верстам . [9] При этом облака находились в 360 верстах от московского наблюдателя и стояли приблизительно над городами Ярославской губ. Даниловом и Любимом, близ границы Вологодской губ.»..
Цераский снова внимательно проверил все цифры и, подумав, добавил с щепетильной добросовестностью:
«Это определение высоты нельзя считать особенно точным… в Листвянах все наблюдения за исключением первого сделаны немного позже, так что на вычисленную высоту могло иметь влияние собственное движение облаков».
…Он и не заметил, что наступили сумерки. Пора было засветить лампу.
Цераский постоял у окна, глядя на улицу, на огни в домах, обдумывая те выводы, которые можно было сделать из первых наблюдений за серебристыми облаками. Потом вернулся к своим записям, но время от времени поднимал голову и, задумчиво теребя бородку, смотрел в окно.
Отсюда, из-за письменного стола, огни казались далекими.
Цераский любил эти часы. Ему нравилось, работая, встречаться иногда глазами с вечерним городом. Думалось ясно. От нетерпеливого желания записать мысль, становившуюся вдруг радостно четкой, покалывало даже в кончиках пальцев. А когда он смотрел на какое-нибудь светящееся в ночи окно, это не мешало, наоборот, придавало тому, о чем он думал, настроение, весьма им ценимое. Он думал о предмете специальном, и, не перебивая этих мыслей, приходили другие — об огнях, которые зажигает человек…
Работой Цераского были звезды — огни самые неизведанные. Он занимался астрофотометрией — изучением и измерением блеска этих немыслимо отдаленных светил. Занимался вот уже десять лет, измерил блеск не одной сотни звезд.
Работа шла успешно. Он тщательно исследовал различные факторы, влияющие на точность фотометрических наблюдений. Ему удалось обнаружить систематические ошибки, которые обусловлены физиологическими особенностями зрения, и разработать методику, позволяющую вести фотометрические измерения звезд с высокой точностью.
Два года назад он защитил магистерскую диссертацию, работал теперь над докторской.
Его увлекала деятельность преподавателя, популяризатора науки. Очень хотелось привлечь к работе в ней побольше молодежи. Молодые люди редко, весьма редко приходят в науку, считал он… Самому Цераскому не было еще и сорока лет, и впереди он видел множество интереснейших исследований. Витольд Карлович обдумывал способ эксперимента, с помощью которого, вероятно, можно будет определить нижний предел температуры Солнца, а этого еще никто в мире не делал! Он ставил себе целью и измерение звездной величины Солнца, работал над созданием целого ряда астрономических инструментов и…
И серебристые облака никакого отношения ко всему этому не имели.
Но сейчас он испытывал глубочайшее чувство удовлетворения. Вероятно, изучение серебристых облаков даст немало полезных сведений об особенностях верхних слоев атмосферы. А каждый новый факт — это новый огонек на пути науки. Да, огни — радость идущего…
Однако что же они такое, эти серебристые облака? Откуда они, как образовались? Не результат ли страшного взрыва Кракатау два года назад?
«Впрочем, — подумал он, — такое предположение поспешно, хоть и заманчиво. Надо продолжать наблюдения за ними, привлечь к ним внимание ученых, накапливать материал».
Цераский сдвинул брови, обмакнул перо:
«До сих пор, если не ошибаюсь, никто и никогда не видел облаков на такой высоте, где, казалось, пролетают лишь метеоры…»
МАЛЬЧИК ИЗ ОГРЕ
Прошло еще семьдесят семь лет…
Вечером 28 мая 1962 года на станции Сигулда под Ригой остановилась пригородная электричка. Вместе с другими пассажирами из поезда вышел светловолосый, среднего роста юноша. Он постоял на платформе, внимательно оглядывая небо.
Электричка ушла. Стало тихо.
Юноша еще раз посмотрел в небо, очень довольный тем, что оно чисто и ветра нет — тучи не наползут. Значит, ничто не помешает…
Он перешел железнодорожную линию и направился знакомой дорогой на наблюдательную площадку Латвийского отделения Всесоюзного астрономо-геодезического общества. С этой площадки за последние три года он не раз наблюдал серебристые облака, их «динамику и проекцию», как было означено в соответствующих инструкциях. В общем обычные наблюдения… Но с тех пор в отчетах Латвийского отделения ВАГО о наблюдениях за серебристыми облаками среди других стояло и его имя:
«Роберт Витолниек»…
Сегодня Роберта никто сюда не посылал. Этим летом серебристые облака над Ригой еще не появлялись. Никто не знал, что они появятся именно в этот вечер. Никто бы и не взялся предсказывать.
А он знал. Появятся!
Его немного пугала собственная уверенность. Конечно, он очень хотел, чтобы все подтвердилось. Сегодня же. Но, пожалуй, это было бы слишком легко, так ему сейчас казалось. А открытия в науке легко не делаются… Ведь и объяснение природы серебристых облаков поначалу было простое: после того как Цераский обнаружил их, ученые того времени, конечно, вспомнили о грозном извержении Кракатау. Естественно было предположить, что серебристые облака состоят из частичек вулканической пыли, которая постепенно проникла в верхние слои атмосферы. И эта гипотеза держалась долго, но время ее и разрушило.
А разгадать тайну серебристых облаков так и не удалось.
Роберт вырос у моря, в Лиепае. Давно известно, что большинство мальчишек, растущих у моря, мечтает о дальних плаваньях.
Но каждый мечтает по-своему.
Он еще в школу не ходил, когда мама прочитала ему «Дети капитана Гранта». Юный герой романа, его тезка, переживал одно приключение за другим, но самое главное — где он только не побывал! Как вообще много удивительного на свете!
Роберт — не Грант, а Витолниек — проследил потом по картам весь путь яхты «Дункан». Он просиживал над географическим атласом часами: карты, вкусно пахнущие краской, рассказывали. Тоненькая стрелка, обозначавшая направление ветра или течения, каждый миллиметр плотной бумаги, окрашенный в коричневый, голубой или зеленый цвета, — все это было историей путешествий, открытий. И если под рукой еще книга, можно увидеть очень многое.
Вместе с Робертом Грантом он побывал в горах, в океане в пампасах, в джунглях. Но в отличие от него видел, глядя на карту, сразу весь океан, весь материк, все полушарие, словно смотрел на земной шар с огромной высоты…
Сейчас в его комнате дома висят на стенах цветная карта северного ночного неба и фотография обратной стороны Луны, сделанная советской межпланетной автоматической станцией.
На площадке было пусто. Да он никого и не ожидал здесь встретить — никто ведь не знает…
Небо отсюда видно широко: место открытое. Вот тут обычно во время наблюдения за серебристыми облаками стоят аэрофотокамеры.
Роберт присел прямо на траву, осмотрелся. Вдали над темным уже горизонтом теплел закат. Когда солнце поглубже опустится туда, за горизонт, можно ждать…
Появятся или нет?
Все-таки он очень правильно сделал, что занялся серебристыми облаками. До звезд еще очередь дойдет…
А сначала увлекся астрономией — несколько лет назад, когда их семья переехала из Лиепаи в Огре, под Ригу. Он пришел тогда как-то после уроков — а учился в пятом классе — к Янису Икауниексу, директору Латвийского отделения общества, и попросил поручить ему какую-нибудь работу по астрономии.
Роберту предложили вести наблюдения за одной из звезд переменной величины. Надо было просто наблюдать за ней и делать записи, отмечая, когда, как, насколько меняется ее яркость. Он, конечно, гордился, что занимается настоящей научной работой.
А звезда светила — что ей?
Целый год наблюдал. Потом снова пришел к Икауниексу. Разговор на этот раз был посерьезнее…
Роберт к тому времени сделал для себя вывод: при тех климатических условиях, которые существуют в Прибалтике, вряд ли можно очень успешно заниматься оптической астрономией. Много ненастных, то есть нерабочих, дней… К тому же он узнал о серебристых облаках.
Самыми нужными для него книгами стали труды ученых об атмосфере — лоции Пятого океана…
В этом океане есть свои волны, течения и штормы. Страницы, рассказывающие о нем, пестрят формулами и схемами. Здесь главный герой — мысль. И каждая точно вычерченная кривая, каждое установленное соотношение — это тоже история поисков и открытий…
Разобраться в этом стоило труда, но разве само чтение таких книг, когда узнаешь новое, понимаешь формулу, схему, не открытие? Разве это не увлекательное путешествие?
Земная атмосфера делится на три главные части — тропосферу, стратосферу и ионосферу.
До высоты примерно десять километров температура воздуха убывает приблизительно на шесть градусов с каждым километром (эта часть атмосферы и есть тропосфера). Затем с одиннадцати километров она практически остается неизменной — начинается стратосфера, та часть воздушной оболочки Земли, в которой температура воздуха с высотой не убывает.
А между тропосферой и стратосферой находится пограничный слой — тропопауза. Толщина тропопаузы — один-два километра. Слой этот опять-таки выделяется своеобразным температурным режимом: здесь температура воздуха с высотой начинает увеличиваться.
Ионосфера — самая верхняя часть атмосферы, обладающая способностью отражать радиоволны. Установлено, что радиоволны отражаются от нескольких ионизированных слоев: слоя Д, начинающегося приблизительно с высоты пятьдесят километров, слоя Е, который располагается на высоте немного больше ста километров, слоя F1 — на высоте более двухсот километров и слоя F2 — на высоте примерно триста пятьдесят километров.
Это, пожалуй, самая интересная область — ионосфера. Она находится под непрерывным мощным излучением Солнца, электромагнитным и корпускулярным. Потоки атомов водорода и других частиц (их общее название — кванты) бомбардируют молекулы кислорода и азота в верхних частях атмосферы, отрывают от них электроны, и в результате образуются положительные и отрицательные ионы, ионизированные слои. И здесь — начало разного рода физических процессов, многого такого, что науке еще неизвестно.
Но будет известно.
На третьем советском искусственном спутнике Земли среди другой аппаратуры были установлены ловушки для исследования заряженных частиц. С их помощью были уточнены такие данные о заряженных частицах. На стокилометровой высоте количество атомов в одном кубическом сантиметре воздуха равно 1013, а свободных электронов — 105. Но временами концентрация ионов на этой высоте местами увеличивается до 1010. Возникают как бы ионизированные «острова». Площадь такого «острова» несколько тысяч квадратных километров, а толщина — около двух километров.
Появляются они иногда и поэтому получили название спорадического слоя Еc.
Таков он, Пятый океан…
Есть в нем, оказывается, и «острова» и облака. Серебристые…
О связи между тем и другим Роберт задумался позже. А тогда Икауниексу он говорил только, что хочет заниматься серебристыми облаками. Директор внимательно смотрел на него и молча кивал.
Роберт слышал, этот ученый любит надолго уходить в море. У него есть небольшая яхта, и летом после работы он отправляется на ней подальше в залив, а там часами лежит на корме, смотрит в небо — на звезды.
Роберт вспомнил об этом, покраснел и упрямо повторил, что в местных климатических условиях оптическая астрономия — не дело.
— Серебристые облака, — сказал, наконец, директор, — проблема трудная. Понимаешь?
— Понимаю.
— Да, ты серьезный человек, — задумчиво обронил Икауниекс.
И улыбнулся.
КРИСТАЛЛИКИ ЛЬДА?
Книги рассказывали Роберту историю серебристых облаков.
Вслед за Цераским эти облака стали наблюдать не только в России, но и в Германии, в других странах Европы, в США. При базисном определении их высоты в дальнейшем применяли фотографирование — так достигалась большая точность измерений.
Было установлено, что высота серебристых облаков равна в среднем восьмидесяти двум километрам. Во всяком случае, ниже восьмидесяти и выше восьмидесяти пяти километров их не обнаруживали никогда в течение десятилетий.
Странное для облаков вообще «постоянство характера»: появляются всегда на одной и той же высоте. В одни и те же летние месяцы: с начала мая и в основном в июне — июле. В одних и тех же широтах — Прибалтика как раз их «зона».
По мнению профессора И. А. Хвостикова (его труды научили Роберта многому), постоянство высоты серебристых облаков является особо интересным их свойством..
Оно и наносило первый удар по гипотезе вулканической пыли.
Профессор рассуждал так.
Вулканическая пыль, выбрасываемая при сильных извержениях на высоту до 30 километров, может проникнуть и выше, до уровня 82 километров. В этом нет ничего невозможного. Но если серебристые облака состоят только из вулканической пыли, то почему все-таки их постоянная высота — 80–85 километров? Можно допустить, что неизвестные особенности воздушных течений не дают этой пыли подниматься выше, но почему она в таком случае не оседает? Ведь серебристые облака на меньших высотах не наблюдаются никогда!
И еще одно обстоятельство: с 1885 года серебристые облака наблюдались неоднократно в разные годы — и тогда, когда сильных вулканических извержений на земном шаре не было. И, наоборот, они, эти облака, порой не появлялись и в период интенсивной деятельности земных вулканов.
Статистика тоже против…
В 1925 году Кулик, известный советский исследователь метеоров, высказал предположение, что серебристые облака образуются при вторжении метеоритов в земную атмосферу, состоят из наиболее мелкой и легкой части продуктов возгонки метеорного вещества.
Ученые приняли во внимание и эту гипотезу. Они сопоставили обширные материалы метеорной астрономии с данными о серебристых облаках и… прямой связи между тем и другим не нашли. Кроме того, постоянство высоты… Да, опять то же! Ведь светящиеся метеорные следы исследовались, и установлено, что продукты сгорания метеоров проникают в разные слои атмосферы — и выше и ниже восьмидесяти двух километров, — но в конце концов оседают. Туда, где серебристые облака не появляются никогда…
Вторая гипотеза тоже не подтвердилась.
Третью обосновывает профессор Хвостиков. По этой гипотезе серебристые облака, как и всякие другие, образуются при сгущении водяных паров и состоят из кристалликов льда.
Роберт сначала даже немного разочаровался — слишком это показалось обычным. Не ожидал… Но стал читать дальше и забыл обо всем — еще более неожиданным и в то же время точным был поиск мысли ученого. Хвостиков обосновывал гипотезу ледяных кристалликов, опираясь на сопоставление многих фактов и… на само постоянство высоты серебристых облаков!
Он, во-первых, предположил, что это удивительное свойство серебристых облаков связано с важными температурными особенностями верхних слоев атмосферы.
Ну да, та самая интересная часть Пятого океана, где начинаются разные физические процессы…
Вот, например, светимость ночного неба — это свечение атмосферного слоя, нижняя граница которого проходит на высоте около 70-100 километров. И нижний край ионизированного слоя Е располагается примерно там же. Но достовернее всего определяется высота полярных сияний: вверх они простираются на сотни километров, но их нижняя граница, обычно очень хорошо очерченная, никогда не опускается ниже восьмидесяти пяти километров…
Иначе говоря, можно предположить, что здесь, на высоте 85-100 километров, находится граница проникновения в воздушную оболочку Земли активного ультрафиолетового и корпускулярного излучения Солнца.
Затем И. А. Хвостиков обратился к цифрам, которые характеризуют температурный режим в стратосфере и ионосфере.
В стратосфере на высоте с 11 до 30 километров температура воздуха изменяется мало, но дальше возрастает с высотой так заметно, что достигает в слое 45–55 километров почти 100 градусов по Цельсию. Исследования показали, что в этом слое много озона, он поглощает солнечные лучи — температура увеличивается. Выше содержание озона в воздухе уменьшается, температура понижается и минимальной оказывается на высоте 80–85 километров.
А затем, начиная с высоты 85 километров, неуклонно и быстро увеличивается.
С высоты восемьдесят пять километров…
Опять та же цифра.
Верхнюю границу стратосферы нельзя, конечно, представлять себе резкой, толщина этого пограничного слоя 5-10, а то и больше километров. Но главное — высота слоя, в котором появляются серебристые облака, и высота этой пограничной области совпадают.
«Не может ли это совпадение дать дополнительных указаний о природе серебристых облаков? — читал Роберт. — Если серебристые облака присущи только верхнему пограничному слою стратосферы, то нельзя ли объяснить постоянство их высоты просто постоянством пограничного слоя в верхней части стратосферы?»
Он представил себе оранжевый свет радиоламп за щитками передатчика, мягкое гудение, вспышки индикатора, когда радист нажимает на ключ, и звук сигнала в наушниках, подключенных к радиоприемнику. И тиканье часов.
Радиосигнал был послан вертикально вверх, дошел до отражающей части слоя Е, отразился, направился вниз, к приемнику — люди засекли время его путешествия. Высота слоя измерена. Он представил себе такие радиостанции в разных пунктах земного шара и тысячи таких наблюдений в течение многих и многих лет. Именно они и показали, что высота ионизированного слоя Е остается почти неизменной во все времена года и во все часы суток.
А слой Е — нижняя граница области активного поглощения космических лучей Солнца, и если положение этой границы постоянно, «то, естественно, следует считать, что и высота холодного слоя, слоя серебристых облаков, расположенного ниже, так же постоянна».
Здорово…
В сущности, это могло объяснить одну из загадок серебристых облаков — постоянство их высоты. Если бы… если бы удалось доказать, что они состоят из кристалликов льда.
В 1951 году профессор Хвостиков впервые рассмотрел соотношение между упругостью насыщенного водяного пара и давлением воздуха на разных высотах.
Образование облаков в атмосфере возможно лишь тогда, когда атмосферное давление больше упругости насыщенных водяных паров. Соотношение между тем и другим на разных высотах показало любопытнейшие вещи: оказывается, образование облаков возможно лишь до высоты 30 километров и на высоте 80–85 километров. Это «разрешенные» зоны.
А зона от 30 до 79 километров является «запрещенной». Там благодаря высокой температуре и убывающему с высотой атмосферному давлению упругость насыщенных водяных паров больше атмосферного давления и сгущение водяных паров невозможно.
Итак, слой, расположенный на высоте 80–85 километров, — это граница проникновения в воздушную оболочку Земли активного ультрафиолетового и корпускулярного излучения Солнца. Граница, отличающаяся минимальной температурой, и та зона, в которой, судя по соотношению между атмосферным давлением и упругостью насыщенных водяных паров, образование облаков в принципе возможно.
Могут ли проникнуть на такую высоту пары воды?
Этот вопрос тоже был им рассмотрен. Профессор пришел к выводу: могут. Вода может образовываться и непосредственно на этой высоте. Но…
«Нужно сказать, что окончательное решение вопроса еще не достигнуто. До сих пор не сделано основное, а именно не удалось непосредственно определить, из каких частиц (из какого вещества) состоят серебристые облака… Отсутствие данных, которые позволили бы прямо ответить на вопрос о природе серебристых облаков, делает эту проблему трудной, но интересной. Пользуясь, косвенными данными и учитывая общие атмосферные закономерности, наука неуклонно приближается к разрешению загадки серебристых облаков».
…В первое же свое дежурство Роберт с десяти вечера до пяти утра несколько раз перезаряжал фотокамеры, устанавливал их — по мере движения облаков — точно под нужным углом и секунда в секунду по заданному времени производил съемку. Подробности этой ночи всплыли и отпечатались в памяти потом, утром, когда, возвращаясь домой, он стоял в тамбуре вагона. (Электрички еще не начали ходить, и Роберт ехал в поезде дальнего следования — уговорил проводника. Спешил: в тот день ему еще нужно было сдавать экзамен по химии.) Он стоял в тамбуре, не очень даже усталый, скорее наоборот — легкий какой-то, и в голове тоненько, радостно звенело. Перестук колес иногда словно отступал. Роберт опять слышал четкие удары в динамике приемника на наблюдательной площадке — удары, отсчитывающие точное время. И вслед за этим воспоминанием пришло другое, зрительное: призрачный, почти неуловимый отсвет серебристых облаков на траве, на стене домика, где хранилась аппаратура, в объективе фотокамеры. И влажно пахнущая ночная земля, и глубокая тишина, единственным звуком в которой были удары, отсчитывающие точное время.
Он сдал в этот день химию, а к вечеру снова приехал в Сигулду. И все повторилось.
И на третью ночь — тоже.
Наблюдателей тогда не хватало, вот и пришлось ему три ночи подряд работать одному.
Серебристые облака в эти три ночи были очень яркими.
Потом Роберт еще не раз приезжал сюда на дежурство, попривык, управлялся легче. Это было хорошо: работа требовала точности. Даже малая ошибка — например, при установке камеры или во времени фотографирования — могла внести путаницу в отчеты. А не хотелось портить общую картину: наблюдения за серебристыми облаками теперь велись в стране систематически, с двухсот двадцати станций.
Это началось во время проведения Международного геофизического года. Ученые Советского Союза предложили тогда включить вопрос о серебристых облаках в программу работ по группе «Метеорология». Ведь до 1956 года полного систематического материала наблюдений за серебристыми облаками не было, имелись лишь отрывочные сведения, или нерегулярные серии, выполненные отдельными лицами, или случайные одиночные наблюдения. Нельзя было с достаточной точностью установить хотя бы истинную частоту появлений серебристых облаков. Дать такой материал могли только наблюдения регулярные, ведущиеся организованной сетью станций.
Они, эти наблюдения, продолжаются и после окончания Международного геофизического года.
«Наука неуклонно приближается к разгадке серебристых облаков…» — не раз вспоминал Роберт. И думал: профессор Хвостиков писал это несколько лет назад, когда многое еще не было известно о спорадическом ионизированном слое…
ПРЕДСКАЗАНИЕ
Сегодня, пожалуй, можно было и не приезжать в Сигулду, не тратить четыре часа на дорогу. Если серебристые облака появятся, он смог бы увидеть их в Огре. Вышел бы подальше на шоссе, там место открытое — обзор широкий.
Но лучше все-таки здесь. Привычнее. Смешно, конечно, но именно здесь, на этой наблюдательной площадке, он обретал уверенность, что его предположение правильно — серебристые облака появятся.
Он ведь тоже сопоставил факты. Факты, добытые давно, и те, что стали известны науке в последние годы. Он не пропустил ни одной строчки о серебристых облаках или о том, что имело к ним хоть какое-то отношение.
Технические журналы, рефераты, материалы Международного геофизического года, различных научных конференций и совещаний… У него постоянно было такое ощущение, что он может не прочитать, не узнать чего-то, упустить какое-то звено, и тогда его работа уже не будет работой, а превратится в дилетантское занятие.
А он относился к ней очень серьезно — уважал ее.
Однажды они с мамой даже немного поспорили. Вместе пошли на вечер в школу. Была, как водится, торжественная часть, потом концерт. Когда начались танцы, он заторопился домой, мама предложила остаться. Роберт отказался наотрез: напрасная трата времени, он лучше посидит над книгами.
Мама заметила, что юноша должен уметь и танцевать. Он возразил: можно и не уметь танцевать, ничего странного в этом нет. Вот другое странно — как можно, например, каждый день слушать радио и не знать даже принцип устройства репродуктора? А такие незнающие люди, оказывается, есть, он недавно встретил одного… По мнению Роберта, это даже не дилетантство — хуже. В наше время это просто грех.
Они уже возвращались домой, шли по безлюдной вечерней улице, и в кронах сосен над дорогой просвечивали далекие звезды.
Мама согласилась с ним, но он чувствовал все-таки, что она немного обеспокоена. «Я, наверное, была плохой мамой: не сказки тебе, маленькому, рассказывала, а читала книги…» Голос ее прозвучал не только шутливо.
Но беседа, как всегда, доставила им большое удовольствие — они умеют поговорить друг с другом. Мама — прекрасная слушательница, ей даже просто рассказывать и то интересно, но к тому же у нее всегда находится свой, часто неожиданный для него взгляд на вещи. Тогда, например, по дороге со школьного вечера домой, он говорил и о своем увлечении физикой и заметил, что ему даже математическую формулу иногда хочется выразить в виде какой-то кривой, графически, более зримо. Мама ответила, что не очень-то это понимает — да простит ей сын такое грешное дилетантство! — и спросила: а как можно «выразить» вот этот неуловимый сумеречный свет вечерней улицы, и звук их шагов, и поблескивание звезд в сосновых кронах? В математической формуле или графически? Наверное, нет! В музыке, в сочетаниях слов, средствами живописи — это другое дело. Роберт рассмеялся, но это так понятно! Но она очень серьезно сказала: нельзя видеть одни только формулы, нельзя забывать, что в его увлеченности физикой косвенно виноват и Жюль Верн…
А помнит ли Роберт, как читал ей вслух записи Цераского о серебристых облаках? Какой точный и изящный стиль, правда? Сейчас ей подумалось даже, что именно такой человек, как Цераский, умеющий написать об увиденном так выразительно и пластично, должен был обратить внимание на серебристые облака! Ну, конечно, это спорно. Конечно… Но в одном она убеждена: писать так может человек, который глубоко любит свое дело и остро, каждым нервом ощущает связь с окружающим миром — свою, человека, связь с природой.
Ученый может быть поэтом. Но вот вопрос — не должен ли?
Чем помог ему этот разговор? Тем, что напомнил о необходимости широкого видения вещей? Сравнивать, сопоставлять, искать связь между тем, что узнал вчера и прочитал сегодня, только так можно обрести «полное зрение»…
Тем же самым летом он путешествовал по Северной Двине. Пароход шел в Холмогоры. Роберт сидел в каюте и наблюдал, как за окном меняются, линяют скупые краски северных сумерек.
Проходили встречные суда, все больше буксиры, их крепкие грубоватые силуэты виделись четко — вода и небо были светлые. Почти одинаково светлые. А полоска берега разделяла их, такая же четкая, как силуэты буксиров и барж, словно для того, чтобы глаз не путал, где река, где небо.
Они гасли постепенно, приобретая серый, свинцовый оттенок, и, наконец, стушевалось все. И корпуса встречных судов теперь не были видны, только плыли навстречу треугольники огней: зеленый и красный — бортовые и белый — мачтовый.
Пассажиры, почти все местные, судачили о своих делах, потом заговорили о своенравном характере их реки и о том, что вести по ней судно в ночные часы — дело сложное. Это время капитанской вахты — капитан сейчас сам стоит у штурвала. И, в Архангельск возвращаясь, будет стоять до рассвета.
Тогда Роберт поднялся на верхнюю палубу, отыскал рулевую рубку и открыл дверь. В рубке было темно. Он спросил, глядя в темноту:
— Товарищ капитан, можно с вами тут постоять?
— А постойте, если хочется, — ответил ему окающий голос. — Вот справа-то пощупайте — сиденье есть. Можете и посидеть.
— Спасибо.
Потом они молчали. Долго — может быть, час.
Капитан время от времени крутил штурвал: слышалось мягкое пощелкивание, вероятно приводов, и какое-то шипенье.
А за окнами рубки тоже было совершенно темно, только по горсткам огней, появлявшихся то справа, то слева — наверное, деревни, — можно было догадаться, где берега.
— Как вы не ошибаетесь в такой темноте, куда поворачивать? — спросил Роберт.
— А огни-то! — ответил капитан. — По ним и ориентируюсь. Вон справа, поглядите-ка…
— Это деревня?
— Деревня-то деревня. А вон среди них белый огонь, малость побольше, вон третий от края, видите?
— Да, — сказал Роберт, хотя все огни казались ему одинаковыми.
— Ну, так вот, это и есть створ, — довольный, сказал капитан. И, помолчав минут двадцать, добавил: — Да я семнадцать лет уже на воде, ориентируюсь…
Конечно, это в чем-то помогло ему — и разговор с мамой, и с капитаном на Северной Двине, и многое другое…
Ни в каких красках или звуках нельзя, разумеется, представить себе процессы, происходящие в ионосфере, но можно все-таки «увидеть» ионизированный спорадический слой, если сопоставить такие интереснейшие вещи: оказывается, площадь этого слоя и его толщина примерно такие же, как и у серебристых облаков.
Совпадение?
Ответить на этот вопрос можно было попытаться только при одном условии: если сначала изучить все, что известно о слое Ес.
Вот еще установленный наукой факт: при появлении ионизированного спорадического слоя становится наиболее возможным прием сверхдальних телевизионных передач.
Какое отношение имеет это к серебристым облакам?
Роберт чувствовал, что тут есть нечто…
И не ошибся.
Если человек постоянно думает о чем-то одном, многое из окружающего начинает так или иначе напоминать ему самый предмет обдумывания. Серебристые облака появляются обычно в летние месяцы. Графически их появление изображается кривой, которая была хорошо известна Роберту. Он, случалось, узнавал ее в морозном узоре на окне, в трещинке на стене, в изгибе ручья: «вот ведь как похоже…» Узнал и перелистывая один технический журнал, увидев в разделе, посвященном телелюбителям, другую кривую — она показывала, в какое время наиболее возможно появление спорадического слоя. Те же месяцы: май, июнь, июль. Но мало того: кривые были очень похожи одна на другую.
Тогда он понял, что это не совпадение, а связь. Но в чем она заключается?
Роберт узнал адрес Озолса, известного радиолюбителя Латвии, и поехал к нему.
Вернувшись, долго рассказывал маме, какую антенну сконструировал Озолс, как переделал различные блоки в своем телевизоре для того, чтобы принимать сверхдальние передачи. И принимает: Лондон, Рим, Париж, почти все страны Европы и даже иногда — Америки. И вообще Озолс очень хороший человек, он внимательно выслушал его, Роберта, все понял и все подробно объяснил — вот даже схемы дал, некоторые части. Обещал помогать…
Мама со своей доброй, чуть усмешливой улыбкой разрешила ему делать с домашним телевизором что угодно, но попросила и ей разрешить иногда смотреть интересные передачи из Москвы…
Вскоре он принял Рим, потом Лондон, Женеву.
Дни приема отмечал в специальном графике.
Дни появления серебристых облаков тоже отмечал.
Они появлялись всегда после того, как ему удавалось получить изображение с какой-нибудь далекой телевизионной станции, то есть после того, как телевизор, игравший в данном случае роль пассивного радиолокатора, «прощупывал» появление ионизированного спорадического слоя.
Есть такой метод: суперпозиция эпох — метод наложения кривых. Пользуясь этим методом, наложив две кривые — появления слоя Ес и серебристых облаков, — Роберт получил третью кривую, которая показывала, что серебристые облака появляются после образования ионизированного спорадического слоя примерно через два дня.
Не зря он так много занимался математикой: ведь расчеты надо было обработать соответствующим образом, учесть и коэффициент ошибки.
Да, примерно через два дня!
Но когда эта работа была закончена, проверить ее не удалось: сезон появления серебристых облаков кончился. Пришлось ждать следующего.
Ждать вот этого, сегодняшнего вечера…
Скоро они должны появиться…
Или ничего не выйдет?
Роберт долго сидел зажмурившись. По инструкции, прежде чем начинать наблюдения за серебристыми облаками, надо подольше смотреть в темноту. Потом откроешь глаза и увидишь…
Он сидел, зажмурившись, и теперь уже не понимал, как мог совсем недавно безусловно верить, что облака появятся. Если бы так, если бы не ошибся!
Не должен: рассуждения его вполне логичны. Может быть, конечно, есть ошибка в расчетах. Но в принципе все верно. Кажется, он себя уговаривает… Так не годится. И волноваться тоже ни к чему. Надо просто проверить свое предположение, посмотреть, подтвердится оно или нет. И думать дальше.
Он открыл глаза, медленно поднял голову.
Начиная от горизонта, в ночном небе наливались белым струящимся светом серебристые облака…
ВСЕ ВПЕРЕДИ
Потом, когда первая радость прошла, он вдруг понял, что один этот вечер — еще очень мало. Чтобы победа стала победой, нужны новые и новые, систематические ее подтверждения. Нет, теперь он был уверен по-настоящему, что его догадки правильны, но и понимал, как никогда, ясно: труд предстоит большой, все только начинается.
И все-таки никто и никогда не прогнозировал появление серебристых облаков, а он рассчитал — и получилось!
Еще два месяца Роберт нес вахту у телевизора, вел записи, в который раз выверял свои расчеты и прогнозировал появление серебристых облаков.
Получалось!
Иногда он ошибался, но ненамного — в пределах одного дня. Иногда небо было затянуто тропосферными облаками — не проверишь…
Но так или иначе материал накапливался.
— Ну вот… — у Роберта горели щеки, он то и дело быстро проводил рукой по светлым волосам, и видно было, что ему трудно усидеть в кресле спокойно. — Ну вот. Я проверил все, это еще несколько раз. Вот записи.
Икауниекс взял протянутые Робертом бумаги, стал читать, потом молча принялся шагать по кабинету.
Роберт следил за ним глазами и тоже молчал.
— Так, — сказал Икауниекс. — Ты принимал сверхдальние передачи, а где фотографии?
— Я просто записывал в дневнике.
Директор улыбнулся, вздохнул:
— Мало записывать. У тебя есть фотоаппарат?
— Есть.
— Надо каждый раз фотографировать полученное изображение. Это обязательно. Настоящая документация в науке обязательна.
— Я не знал, что надо фотографировать.
— Ничего страшного, теперь будешь. У тебя расчеты составлены на год?
— Да, материал еще надо накапливать, я понимаю.
— Правильно, но кое-что можно сделать и сейчас. Поезжай еще раз к Озолсу — он наверняка учитывает прием сверхдальних телепередач. Попроси у него эти данные — ну, скажем, года за три, понимаешь?
Роберт обрадованно кивнул.
— А мы подберем такие же данные за три последних года по серебристым облакам.
Роберт встал:
— Спасибо.
— Тебе спасибо.
Прощаясь, Икауниекс добавил:
— Ты должен написать обо всем, что рассказал мне. И послать эту статью в журнал в Москву. Я дам тебе адрес. Подумай над этим.
— А я сумею?
— Мне почему-то кажется, что сумеешь, — сказал директор. А когда Роберт ушел, он вдруг подумал, что в войну, если требовалось, пятнадцатилетние мальчишки были отличными разведчиками…
И еще подумал: мы привыкли говорить: «наука служит человеку», и это правильно, так было и будет, но правильно и то, что в наше время все большее число людей начинает служить науке…
«Многоуважаемый Роберт Робертович!
Мы получили вашу статью и будем печатать в ближайшем номере журнала. Просим только более подробно разъяснить схему № 3, а также…»
Он дочитал письмо, прошелся по комнате, потом схватил со стола какую-то книгу, подбросил ее, поймал.
«Многоуважаемый Роберт Робертович…»
Второй раз он был по-настоящему счастлив — так же, как в тот день, когда получил свою третью кривую, показывающую, что серебристые облака появляются через два дня после появления спорадического слоя, когда все, что он знал о серебристых облаках, обрело цельность: это уже были не отдельные факты, а их система, можно сказать, определенная картина.
И теперь, когда ему в общей сложности двенадцать раз удалось предсказать появление серебристых облаков (можно было и больше, но мешали обычные тропосферные облака, затягивавшие иногда все небо), когда пришло признание его работы, он был счастлив. Но не только потому, что это признание подтверждало новый шаг, сделанный на пути к разрешению тайны серебристых облаков. Ведь уже прощупывались пути нового поиска, появлялись возможности идти дальше. Ведь прогнозирование появления серебристых облаков, как бы хорошо это ни было, важно не само по себе. Оно должно помочь объяснить главное — их происхождение.
Факты уже известные теперь получали новое освещение, книги, прочитанные год и два назад, рассказывали больше, чем тогда.
«Трудно пока обсуждать детали процесса образования и роста ледяных кристалликов за счет водяного пара в зоне серебристых облаков… В литературе высказывалась мысль, что и в случае серебристых облаков, как это хорошо установлено для обыкновенных облаков, для сгущения (конденсации) паров в капельку воды или кристаллик льда, необходим первоначальный зародыш, так называемое ядро конденсации. Роль таких ядер могли бы играть частицы пыли вулканического происхождения или частицы вещества космического происхождения…»
Это писал профессор Хвостиков.
Роберт подчеркнул последние слова:
«частицы вещества космического происхождения»…
Но, во-первых, слой Ес характеризуется повышенной концентрацией ионов — десять в десятой степени в одном кубическом сантиметре воздуха.
Во-вторых, ионы обладают способностью притягивать другие частицы. Иначе говоря, они могут служить ядрами конденсации.
И если через два дня после появления спорадического слоя образуются серебристые облака, то можно предположить, что спорадический слой в какой-то мере способствует установлению того температурного режима, который присутствует на высоте серебристых облаков в момент их появления.
Предположение не противоречит гипотезе профессора Хвостикова, скорее — подтверждает ее, конкретизирует. Но все, конечно, надо проверить. Главное теперь — накопление материала.
И надо покопаться в этом спорадическом слое.
Поскольку ионизированные слои образуются в результате жесткого излучения Солнца, вероятно, существует связь между интенсивностью этого излучения и появлением спорадического слоя?
Как это проверить?
Жесткое излучение Солнца поглощается в ионосфере. Но частицы этого излучения, кванты, наталкиваясь в верхних слоях атмосферы на атомы и молекулы, бомбардируя их, служат причиной образования вторичных частиц, так называемых дельта-электронов и кю-мезонов. Эти вторичные частицы можно улавливать и на Земле. Но количество их пропорционально количеству квантов-«бомбардировщиков», квантов жесткого излучения. Значит, подсчитывая, регистрируя дельта-электроны и кю-мезоны, можно следить за интенсивностью жесткого излучения Солнца.
Такие постоянные наблюдения, может быть, позволят прогнозировать и появление слоя Ес, а не только серебристых облаков!
Сначала прогнозировать, затем разобраться в нем подробнее…
Роберт написал обо всем этом в Москву, в научно-исследовательский институт, а потом по вызову ученых сам приехал туда в командировку. Предположения его признаны интересными, план работы одобрен. Он получил необходимые консультации и аппаратуру, нужную для продолжения и развертывания исследований.
Такова история серебристых облаков, открытых семьдесят девять лет назад. История, дописать которую, вероятно, удастся в ближайшие годы. Можно прибавить еще, что летом нынешнего, 1964 года Роберт Витолниек, успешно закончив одиннадцатый класс, подал заявление на физический факультет Московского государственного университета, профессором которого был в свое время известный астроном Витольд Карлович Цераский.
