Космическая пыль в атмосфере земли. Факторы космические

Исследование космической (метеорной ) пыли на поверхности Земли : обзор проблемы

А .П . Бояркина, Л .М . Гиндилис

Космическая пыль как астрономический фактор

Под космической пылью понимают частицы твердого вещества размером от долей микрона до нескольких микрон. Пылевая материя - один из важных компонентов космического пространства. Она заполняет межзвездное, межпланетное и околоземное пространство, пронизывает верхние слои земной атмосферы и выпадает на поверхность Земли в виде так называемой метеорной пыли, являясь одной из форм материального (вещественного и энергетического) обмена в системе «Космос - Земля». При этом она оказывает влияние на целый ряд процессов, происходящих на Земле.

Пылевая материя в межзвездном пространстве

Межзвездная среда состоит из газа и пыли, перемешанных в отношении 100:1 (по массе), т.е. масса пыли составляет 1% от массы газа. Средняя плотность газа составляет 1 атом водорода на кубический сантиметр или 10 -24 г/cм 3 . Плотность пыли соответственно в 100 раз меньше. Несмотря на столь ничтожную плотность, пылевая материя оказывает существенное влияние на процессы, происходящие в Космосе. Прежде всего, межзвездная пыль поглощает свет, из-за этого удаленные объекты, расположенные вблизи плоскости галактики (где концентрация пыли наибольшая), в оптической области не видны. Например, центр нашей Галактики наблюдается только в инфракрасной области, радиодиапазоне и рентгене. А другие галактики могут наблюдаться в оптическом диапазоне, если они расположены вдали от галактической плоскости, на высоких галактических широтах. Поглощение света пылью приводит к искажению расстояний до звезд, определяемых фотометрическим способом. Учет поглощения составляет одну из важнейших задач наблюдательной астрономии. При взаимодействии с пылью изменяется спектральный состав и поляризация света.

Газ и пыль в галактическом диске распределены неравномерно, образуя отдельные газопылевые облака, концентрация пыли в них приблизительно в 100 раз выше, чем в межоблачной среде. Плотные газопылевые облака не пропускают свет звезд, находящихся за ними. Поэтому они выглядят как темные области на небе, которые получили название темные туманности. Примером может служить область «Угольного мешка» в Млечном Пути или туманность «Конская голова» в созвездии Ориона. Если вблизи газопылевого облака находятся яркие звезды, то благодаря рассеянию света на частицах пыли такие облака светятся, они получили название отражательных туманностей. Примером может служить отражательная туманность в скоплении Плеяды. Наиболее плотными являются облака молекулярного водорода H 2 , плотность их в 10 4 -10 5 раз выше, чем в облаках атомарного водорода. Соответственно и плотность пыли во столько же раз выше. Помимо водорода молекулярные облака содержат десятки других молекул. Пылевые частицы являются ядрами конденсации молекул, на их поверхности происходят химические реакции с образованием новых, более сложных молекул. Молекулярные облака - область интенсивного звездообразования.

По составу межзвездные частицы состоят из тугоплавкого ядра (силикаты, графит, карбид кремния, железо) и оболочки из летучих элементов (H, H 2 , O, OH, H 2 O). Имеются также очень маленькие силикатные и графитовые частицы (без оболочки) размером порядка сотых долей микрона. Согласно гипотезе Ф.Хойла и Ч.Викрамасинга значительная доля межзвездной пыли, до 80%, состоит из бактерий.

Межзвездная среда непрерывно пополняется за счет притока вещества при сбросе оболочек звезд на поздних стадиях их эволюции (особенно при вспышках сверхновых). С другой стороны, она сама является источником образования звезд и планетных систем.

Пылевая материя в межпланетном и околоземном пространстве

Межпланетная пыль образуется главным образом в процессе распада периодических комет, а также при дроблении астероидов. Образование пыли происходит непрерывно, и также непрерывно идет процесс выпадения пылинок на Солнце под действием радиационного торможения. В результате образуется постоянно обновляющаяся пылевая среда, заполняющая межпланетное пространство и находящаяся в состоянии динамического равновесия. Плотность ее хотя и выше чем в межзвездном пространстве, но все же очень мала: 10 -23 -10 -21 г/см 3 . Тем не менее, она заметно рассеивает солнечный свет. При его рассеянии на частицах межпланетной пыли возникают такие оптические явления, как зодиакальный свет, фраунгоферова составляющая солнечной короны, зодиакальная полоса, противосияние. Рассеянием на пылинках обусловлена и зодиакальная составляющая свечения ночного неба.

Пылевая материя в Солнечной системе в сильной степени концентрируется к эклиптике. В плоскости эклиптики ее плотность убывает приблизительно пропорционально расстоянию от Солнца. Вблизи Земли, а также вблизи других больших планет концентрация пыли под действием их притяжения увеличивается. Частицы межпланетной пыли движутся вокруг Солнца по сокращающимся (вследствие радиационного торможения) эллиптическим орбитам. Скорость их движения составляет несколько десятков километров в секунду. При столкновении с твердыми телами, в том числе с космическими аппаратами, они вызывают заметную эрозию поверхности.

Сталкиваясь с Землей и сгорая в ее атмосфере на высоте около 100 км, космические частицы вызывают хорошо известное явление метеоров (или «падающих звезд»). На этом основании они получили название метеорных частиц, и весь комплекс межпланетной пыли часто называют метеорной материей или метеорной пылью. Большинство метеорных частиц представляют собой рыхлые тела кометного происхождения. Среди них выделяют две группы частиц: пористые частицы плотностью от 0,1 до 1 г/см 3 и так называемые пылевые комочки или пушистые хлопья, напоминающие снежинки с плотностью менее 0,1 г/см 3 . Кроме того, реже встречаются более плотные частицы астероидального типа плотностью более 1 г/см 3 . На больших высотах преобладают рыхлые метеоры, на высоте ниже 70 км - астероидальные частицы со средней плотностью 3,5 г/см 3 .

В результате дробления рыхлых метеорных тел кометного происхождения на высотах 100-400 км от поверхности Земли образуется достаточно плотная пылевая оболочка, концентрация пыли в которой в десятки тысяч раз выше, чем в межпланетном пространстве. Рассеяние солнечного света в этой оболочке обусловливает сумеречное свечение неба при погружении солнца под горизонт ниже 100 º .

Наиболее крупные и наиболее мелкие метеорные тела астероидального типа достигают поверхности Земли. Первые (метеориты) достигают поверхности в силу того, что они не успевают полностью разрушиться и сгореть при полете сквозь атмосферу; вторые - в силу того, что их взаимодействие с атмосферой, благодаря ничтожной массе (при достаточно большой плотности), происходит без заметного разрушения.

Выпадение космической пыли на поверхность Земли

Если метеориты уже давно были в поле зрения науки, то космическая пыль долгое время не привлекала внимание ученых.

Понятие о космической (метеорной) пыли было введено в науку во второй половине XIX столетия, когда известный голландский полярный исследователь Норденшельд (A.E. Nordenskjöld) обнаружил на поверхности льда пыль предположительно космического происхождения . Приблизительно в то же время, в середине 70-х годов XIX столетия Муррей (I. Murray) описал округлые магнетитовые частицы, обнаруженные в отложениях глубоководных осадков Тихого океана , происхождение которых также связывалось с космической пылью. Однако эти предположения долгое время не находили подтверждения, оставаясь в рамках гипотезы. Вместе с тем и научное изучение космической пыли продвигалось крайне медленно, на что указывал академик В.И. Вернадский в 1941 г. .

Впервые он обратил внимание на проблему космической пыли в 1908 г. и затем возвращался к ней в 1932 и 1941 годах . В работе «Об изучении космической пыли» В.И. Вернадский писал: «…Земля связана с космическими телами и с космическим пространством не только обменом разных форм энергии. Она теснейшим образом связана с ними материально… Среди материальных тел, падающих на нашу планету из космического пространства, доступны нашему непосредственному изучению преимущественно метеориты и обычно к ним причисляемая космическая пыль… Метеориты - и по крайней мере в некоторой своей части связанные с ними болиды - являются для нас всегда неожиданными в своем проявлении… Иное дело - космическая пыль: все указывает на то, что она падает непрерывно, и возможно, эта непрерывность падения существует в каждой точке биосферы, распределена равномерно на всю планету. Удивительно, что это явление, можно сказать, совсем не изучено и целиком исчезает из научного учета » .

Рассматривая в указанной статье известные наиболее крупные метеориты, В.И. Вернадский особое внимание уделяет Тунгусскому метеориту, поисками которого под его непосредственным руководством занимался Л.А. Кулик. Крупные осколки метеорита не были найдены, и в связи с этим В.И. Вернадский делает предположение, что он «…является новым явлением в летописях науки - проникновением в область земного притяжения не метеорита, а огромного облака или облаков космической пыли, шедших с космической скоростью » .

К этой же теме В.И. Вернадский возвращается в феврале 1941 г. в своем докладе «О необходимости организации научной работы по космической пыли» на заседании Комитета по метеоритам АН СССР . В этом документе, наряду с теоретическими размышлениями о происхождении и роли космической пыли в геологии и особенно в геохимии Земли, он подробно обосновывает программу поисков и сбора вещества космической пыли, выпавшей на поверхность Земли, с помощью которой, считает он, можно решить и ряд задач научной космогонии о качественном составе и «господствующем значении космической пыли в строении Вселенной». Необходимо изучать космическую пыль и учесть ее как источник космической энергии, непрерывно привносимой нам из окружающего пространства. Масса космической пыли, отмечал В.И.Вернадский, обладает атомной и другой ядерной энергией, которая не безразлична в своем бытии в Космосе и в ее проявлении на нашей планете. Для понимания роли космической пыли, подчеркивал он, необходимо иметь достаточный материал для ее исследования. Организация сбора космической пыли и научное исследование собранного материала - есть первая задача, стоящая перед учеными. Перспективными для этой цели В.И. Вернадский считает снеговые и ледниковые природные планшеты высокогорных и арктических областей, удаленных от промышленной деятельности человека.

Великая Отечественная война и смерть В.И. Вернадского, помешали реализации этой программы. Однако она стала актуальной во второй половине ХХ века и способствовала активизации исследований метеорной пыли в нашей стране .

В 1946 г. по инициативе академика В.Г. Фесенкова была организована экспедиция в горы Заилийского Ала-Тау (Северный Тянь-Шань), задачей которой было изучение твердых частиц с магнитными свойствами в снеговых отложениях . Место отбора снега было выбрано на левой боковой морене ледника Туюк-Су (высота 3500 м), большая часть хребтов, окружавших морену, была покрыта снегом, что снижало возможность загрязнения земной пылью. Оно было удалено и от источников пыли, связанных с деятельностью человека, и окружено со всех сторон горами.

Метод сбора космической пыли в снеговом покрове заключался в следующем. С полоски шириной 0,5 м до глубины 0,75 м собирался снег деревянной лопаткой, переносился и перетапливался в алюминиевой посуде, сливался в стеклянную посуду, где в течение 5 часов в осадок выпадала твердая фракция. Затем верхняя часть воды сливалась, добавлялась новая партия талого снега и т.д. В результате было перетоплено 85 ведер снега с общей площади 1,5 м 2 , объемом 1,1 м 3 . Полученный осадок был передан в лабораторию Института астрономии и физики АН Казахской ССР, где вода была выпарена и подверглась дальнейшему анализу. Однако поскольку эти исследования не дали определенного результата, Н.Б. Дивари пришел к выводу, что для отбора проб снега в данном случае лучше использовать либо очень старые слежавшиеся фирны, либо открытые ледники.

Значительный прогресс в изучении космической метеорной пыли наступил в середине ХХ века, когда в связи с запусками искусственных спутников Земли получили развитие прямые методы изучения метеорных частиц - непосредственная их регистрация по числу столкновений с космическим аппаратом или различного вида ловушками (установленными на ИСЗ и геофизических ракетах, запускаемых на высоту несколько сотен километров). Анализ полученных материалов позволил, в частности, обнаружить наличие пылевой оболочки вокруг Земли на высотах от 100 до 300 км над поверхностью (о чем говорилось выше).

Наряду с изучением пыли с помощью космических аппаратов проводилось изучение частиц в нижней атмосфере и различных природных накопителях: в высокогорных снегах, в ледниковом покрове Антарктиды, в полярных льдах Арктики, в торфяных отложениях и глубоководном морском иле. Последние наблюдаются преимущественно в виде так называемых «магнитных шариков», то есть плотных шаровых частиц, обладающих магнитными свойствами. Размер этих частиц от 1 до 300 микрон, масса от 10 -11 до 10 -6 г .

Еще одно направление связано с изучением астрофизических и геофизических явлений, связанных с космической пылью; сюда относятся различные оптические явления: свечение ночного неба, серебристые облака, зодиакальный свет, противосияние и др. Их изучение также позволяет получить важные данные о космической пыли . Исследования метеоров были включены в программу Международного геофизического года 1957-1959 и 1964-1965 гг.

В результате этих работ были уточнены оценки общего притока космической пыли на поверхность Земли. Согласно оценкам Т.Н. Назаровой, И.С. Астаповича и В.В. Федынского, общий приток космической пыли на Землю достигает до 10 7 т/год . По оценке А.Н. Симоненко и Б.Ю. Левина (по данным на 1972 г.) приток космической пыли на поверхность Земли составляет 10 2 -10 9 т/год , по другим, более поздним исследованиям - 10 7 -10 8 т/год .

Продолжались исследования по сбору метеорной пыли. По предложению академика А.П. Виноградова во время 14-й антарктической экспедиции (1968-1969 гг.) проводились работы с целью выявления закономерностей пространственно-временных распределений отложения внеземного вещества в ледниковом покрове Антарктиды . Изучался поверхностный слой снежного покрова в районах станций Молодежная, Мирный, Восток и на участке протяженностью около 1400 км между станциями Мирный и Восток. Отбор проб снега проводился из шурфов глубиной 2-5 м в точках, удаленных от полярных станций. Образцы упаковывались в полиэтиленовые мешки или специальные пластиковые контейнеры. В стационарных условиях образцы растапливались в стеклянной или алюминиевой посуде. Полученную воду фильтровали с помощью разборной воронки через мембранные фильтры (размер пор 0,7 мкм). Фильтры смачивали глицерином и в проходящем свете при увеличении 350Х определяли количество микрочастиц.

Изучались также полярные льды , донные отложения Тихого океана , осадочные породы , солевые отложения . При этом перспективным направлением показали себя поиски оплавленных микроскопических сферических частиц, достаточно легко идентифицируемых среди остальных фракций пыли.

В 1962 г. при Сибирском отделении АН СССР была создана Комиссия по метеоритам и космической пыли, возглавляемая академиком В.С. Соболевым, которая просуществовала до 1990 г. и создание которой было инициировано проблемой Тунгусского метеорита. Работы по изучению космической пыли проводились под руководством академика РАМН Н.В. Васильева.

При оценке выпадений космической пыли, наряду с другими природными планшетами, использовался торф, сложенный мхом сфагнум бурый по методике томского ученого Ю.А. Львова . Этот мох достаточно широко распространен в средней полосе земного шара, минеральное питание получает только из атмосферы и обладает способностью консервировать его в слое, бывшем поверхностным во время попадания на него пыли. Послойная стратификация и датировка торфа позволяет давать ретроспективную оценку ее выпадения. Изучались как сферические частицы размером 7-100 мкм, так и микроэлементный состав торфяного субстрата - функции содержавшейся в нем пыли.

Методика выделения космической пыли из торфа заключается в следующем . На участке верхового сфагнового болота выбирается площадка с ровной поверхностью и торфяной залежью, сложенной мхом сфагнум бурый (Sphagnum fuscum Klingr). С ее поверхности на уровне моховой дернины срезаются кустарнички. Закладывается шурф на глубину до 60 см, у борта его размечается площадка нужного размера (например, 10х10 см), затем с двух или трех его сторон обнажается колонка торфа, разрезается на пласты по 3 см каждый, которые упаковываются в полиэтиленовые пакеты. Верхние 6 слоев (очес) рассматриваются совместно и могут служить для определения возрастных характеристик по методике Е.Я. Мульдиярова и Е.Д. Лапшина . Каждый пласт в лабораторных условиях промывается сквозь сито с диаметром ячей 250 мк в течение не менее 5 мин. Прошедший сквозь сито гумус с минеральными частицами отстаивается до полного выпадения осадка, затем осадок сливается в чашку Петри, где высушивается. Упакованный в кальку, сухой образец удобен для перевозки и для дальнейшего изучения. В соответствующих условиях образец озоляется в тигле и муфельной печи в течение часа при температуре 500-600 град. Зольный остаток взвешивается и подвергается либо осмотру под бинокулярным микроскопом при увеличении в 56 раз на предмет выявления сферических частиц размером 7-100 и более мкм, либо подвергается другим видам анализа. Т.к. минеральное питание этот мох получает только из атмосферы, то его зольная составляющая может являться функцией входящей в ее состав космической пыли.

Так исследования в районе падения Тунгусского метеорита, удаленном от источников техногенного загрязнения на многие сотни километров, позволили оценить приток на поверхность Земли сферических частиц размером 7-100 мкм и более. Верхние слои торфа дали возможность оценить выпадение глобального аэрозоля на время исследования; слои, относящиеся к 1908 г. - вещества Тунгусского метеорита; нижние (доиндустриальные) слои - космической пыли. Приток космических микросферул на поверхность Земли при этом оценивается величиной (2-4)·10 3 т/год , а в целом космической пыли - 1,5·10 9 т/год . Были использованы аналитические методы анализа, в частности нейтронно-активационный, для определения микроэлементного состава космической пыли. По этим данным ежегодно на поверхность Земли выпадает из космического пространства (т/год): железа (2·10 6), кобальта (150), скандия (250) .

Большой интерес в плане указанных выше исследований представляют работы Е.М. Колесникова с соавторами, обнаружившими изотопные аномалии в торфе района падения Тунгусского метеорита, относящиеся к 1908 г. и говорящие, с одной стороны, в пользу кометной гипотезы этого явления, с другой - проливающие свет на кометное вещество, выпавшее на поверхность Земли .

Наиболее полным обзором проблемы Тунгусского метеорита, в том числе его вещества, на 2000 г. следует признать монографию В.А. Бронштэна . Последние данные о веществе Тунгусского метеорита были доложены и обсуждены на Международной конференции «100 лет Тунгусскому феномену», Москва, 26-28 июня 2008 г. . Несмотря на достигнутый прогресс в изучении космической пыли, ряд проблем все еще остается не решенным.

Источники метанаучного знания о космической пыли

Наряду с данными, которые получены современными методами исследования, большой интерес представляют сведения, содержащиеся во вненаучных источниках: «Письмах Махатм», Учении Живой Этики, письмах и трудах Е.И. Рерих (в частности, в ее работе «Изучение свойств человека», где дается обширная программа научных исследований на многие годы вперед) .

Так в письме Кут Хуми 1882 г. редактору влиятельной англоязычной газеты «Пионер» А.П. Синнету (оригинал письма хранится в Британском музее) приводятся следующие данные о космической пыли :

- «Высоко над нашей земной поверхностью воздух пропитан и пространство наполнено магнитной и метеорной пылью, которая даже не принадлежит нашей солнечной системе»;

- «Снег, в особенности в наших северных областях, полон метеорного железа и магнитных частиц, отложения последних находимы даже на дне океанов». «Миллионы подобных метеоров и тончайших частиц достигают нас ежегодно и ежедневно»;

- «каждое атмосферическое изменение на Земле и все пертурбации происходят от соединенного магнетизма» двух больших «масс» - Земли и метеорной пыли;

Существует «земное магнетическое притяжение метеорной пыли и прямое воздействие последней на внезапные изменения температуры, особенно в отношении тепла и холода»;

Т.к. «наша земля со всеми другими планетами несется в пространстве, она получает большую часть космической пыли на свое северное полушарие, нежели на южное»; «…этим объясняется количественное преобладание континентов в северном полушарии и большее изобилие снега и сырости»;

- «Тепло, которое получает земля от лучей солнца, является, в самой большей степени, лишь третью, если не меньше, количества получаемого ею непосредственно от метеоров»;

- «Мощные скопления метеорного вещества» в межзвездном пространстве приводят к искажению наблюдаемой интенсивности звездного света и, следовательно, к искажению расстояний до звезд, полученных фотометрическим путем.

Ряд этих положений опережали науку того времени и были подтверждены последующими исследованиями. Так, исследования сумеречного свечения атмосферы, выполненные в 30-50-х гг. XX века, показали, что, если на высотах меньше 100 км свечение определяется рассеянием солнечного света в газовой (воздушной) среде, то на высотах более 100 км преобладающую роль играет рассеяние на пылинках. Первые наблюдения, выполненные с помощью искусственных спутников, привели к обнаружению пылевой оболочки Земли на высотах несколько сот километров, на что указывается в упомянутом письме Кут Хуми. Особый интерес представляют данные об искажениях расстояний до звезд, полученных фотометрическим путем. По существу это было указанием на наличие межзвездного поглощения, открытого в 1930 г. Тремплером, которое по праву считается одним из важнейших астрономических открытий 20 века. Учет межзвездного поглощения привел к переоценке шкалы астрономических расстояний и, как следствие, к изменению масштаба видимой Вселенной .

Некоторые положения этого письма - о влиянии космической пыли на процессы в атмосфере, в частности на погоду, - не находят пока научного подтверждения. Здесь необходимо дальнейшее изучение.

Обратимся еще к одному источнику метанаучного знания - Учению Живой Этики, созданному Е.И. Рерих и Н.К. Рерихом в сотрудничестве с Гималайскими Учителями - Махатмами в 20-30 годы ХХ века. Первоначально изданные на русском языке книги Живой Этики в настоящее время переведены и изданы на многих языках мира. В них уделяется большое внимание научным проблемам. Нас в данном случае будет интересовать все, что связано с космической пылью.

Проблеме космической пыли, в частности ее притоку на поверхность Земли, в Учении Живой Этики уделяется достаточно много внимания.

«Обращайте внимание на высокие места, подверженные ветрам от снежных вершин. На уровне двадцати четырех тысяч футов можно наблюдать особые отложения метеорной пыли» (1927-1929 гг.) . «Недостаточно изучают аэролиты, еще меньше уделяют внимания космической пыли на вечных снегах и глетчерах. Между тем Космический Океан рисует свой ритм на вершинах» (1930-1931 гг.) . «Пыль метеорная недоступна глазу, но дает очень существенные осадки» (1932-1933 гг.) . «На самом чистом месте самый чистый снег насыщен пылью земной и космической, - так наполнено пространство даже при грубом наблюдении» (1936 г.) .

Вопросам космической пыли большое внимание уделено и в «Космологических записях» Е.И. Рерих (1940 г.) . Следует иметь в виду, что Е.И.Рерих внимательно следила за развитием астрономии и была в курсе последних ее достижений; она критически оценивала некоторые теории того времени (20-30 годы прошлого столетия), например в области космологии, и ее представления подтвердились в наше время . Учение Живой Этики и Космологические записи Е.И. Рерих содержат целый ряд положений о тех процессах, которые сопряжены с выпадением космической пыли на поверхность Земли и которые можно обобщить следующим образом:

На Землю постоянно кроме метеоритов выпадают материальные частицы космической пыли, которые привносят космическое вещество, несущее информацию о Дальних Мирах космического пространства;

Космическая пыль изменяет состав почв, снега, природных вод и растений;

Особенно это относится к местам залегания природных руд, которые не только являются своеобразными магнитами, притягивающими космическую пыль, но и следует ожидать некоторой дифференциации ее в зависимости от вида руды: «Так железо и прочие металлы притягивают метеоры, особенно когда руды находятся в естественном состоянии и не лишены космического магнетизма» ;

Большое внимание в Учении Живой Этики уделяется горным вершинам, которые по утверждению Е.И. Рерих «…являются величайшими магнитными станциями» . «…Космический Океан рисует свой ритм на вершинах» ;

Изучение космической пыли может привести к открытию новых, еще не обнаруженных современной наукой минералов, в частности - металла, обладающего свойствами, помогающими хранить вибрации с дальними мирами космического пространства;

При изучении космической пыли могут быть обнаружены новые виды микробов и бактерий ;

Но что особенно важно, Учение Живой Этики открывает новую страницу научного познания - воздействия космической пыли на живые организмы, в том числе - на человека и его энергетику. Она может оказывать разновидные влияния на организм человека и некоторые процессы на физическом и, особенно, тонком планах .

Эти сведения начинают находить подтверждение в современных научных исследованиях. Так в последние годы на космических пылинках были обнаружены сложные органические соединения и некоторые ученые заговорили о космических микробах . В этом плане особый интерес представляют работы по бактериальной палеонтологии, выполненные в Институте палеонтологии РАН . В этих работах, помимо земных пород, исследовались метеориты. Показано, что найденные в метеоритах микроокаменелости представляют собой следы жизнедеятельности микроорганизмов, часть которых подобна цианобактериям. В ряде исследований удалось экспериментально показать положительное влияние космического вещества на рост растений и обосновать возможность влияния его на организм человека .

Авторы Учения Живой Этики настоятельно рекомендуют организовать постоянное наблюдение за выпадением космической пыли. И в качестве ее природного накопителя использовать ледниковые и снеговые отложения в горах на высоте свыше 7 тыс. м. Рерихи, живя долгие годы в Гималаях, мечтают о создании там научной станции. В письме от 13 октября 1930 г. Е.И. Рерих пишет: «Станция должна развиться в Город Знания. Мы желаем в этом Городе дать синтез достижений, потому все области науки должны быть впоследствии представлены в нем… Изучение новых космических лучей, дающих человечеству новые ценнейшие энергии, возможно только на высотах , ибо все самое тонкое и самое ценное и мощное лежит в более чистых слоях атмосферы. Также разве не заслуживают внимания все метеорические осадки, осаждающиеся на снежных вершинах и несомые в долины горными потоками?» .

Заключение

Изучение космической пыли в настоящее время превратилось в самостоятельную область современной астрофизики и геофизики. Эта проблема особенно актуальна, поскольку метеорная пыль является источником космического вещества и энергии, непрерывно привносимых на Землю из космического пространства и активно влияющих на геохимические и геофизические процессы, а также оказывающих своеобразное воздействие на биологические объекты, в том числе на человека. Эти процессы пока еще почти не изучены. В изучении космической пыли не нашли должного применения ряд положений, содержащихся в источниках метанаучного знания. Метеорная пыль проявляется в земных условиях не только как феномен физического мира, но и как материя, несущая энергетику космического пространства, в том числе - миров иных измерений и иных состояний материи. Учет этих положений требует разработки совершенно новой методики изучения метеорной пыли. Но важнейшей задачей по-прежнему остается сбор и анализ космической пыли в различных природных накопителях.

Список литературы

1. Иванова Г.М., Львов В.Ю., Васильев Н.В., Антонов И.В. Выпадение космического вещества на поверхность Земли - Томск: изд-во Томск. ун-та, 1975. - 120 с.

2. Murray I. On the distribution of volcanic debris over the floor of ocean //Proc. Roy. Soc. Edinburg. - 1876. - Vol. 9.- P. 247-261.

3. Вернадский В.И. О необходимости организованной научной работы по космической пыли //Проблемы Арктики. - 1941. - № 5. - С. 55-64.

4. Вернадский В.И. Об изучении космической пыли //Мироведение. - 1932. - № 5. - С. 32-41.

5. Астапович И.С. Метеорные явления в атмосфере Земли. - М.: Госуд. изд. физ.-мат. литературы, 1958. - 640 с.

6. Флоренский К.П. Предварительные результаты тунгусской метеоритной комплексной экспедиции 1961 г. //Метеоритика. - М.: изд. АН СССР, 1963. - Вып. XXIII. - С. 3-29.

7. Львов Ю.А. О нахождении космического вещества в торфе //Проблема Тунгусского метеорита. - Томск: изд. Томск. ун-та, 1967. - С. 140-144.

8. Виленский В.Д. Сферические микрочастицы в ледниковом покрове Антарктиды //Метеоритика. - М.: «Наука», 1972. - Вып. 31. - С. 57-61.

9. Голенецкий С.П., Степанок В.В. Кометное вещество на Земле //Метеоритные и метеорные исследования. - Новосибирск: «Наука» Сибирское отделение, 1983. - С. 99-122.

10. Васильев Н.В., Бояркина А.П., Назаренко М.К. и др. Динамика притока сферической фракции метеорной пыли на поверхности Земли //Астроном. вестник. - 1975. - Т. IX. - № 3. - С. 178-183.

11. Бояркина А.П., Байковский В.В., Васильев Н.В. и др. Аэрозоли в природных планшетах Сибири. - Томск: изд. Томск. ун-та, 1993. - 157 с.

12. Дивари Н.Б. О сборе космической пыли на леднике Туюк-Су // Метеоритика. - М.: Изд. АН СССР, 1948. - Вып. IV. - С. 120-122.

13. Гиндилис Л.М. Противосияние как эффект рассеяния солнечного света на частицах межпланетной пыли //Астрон. ж. - 1962. - Т. 39. - Вып. 4. - С. 689-701.

14. Васильев Н.В., Журавлев В.К., Журавлева Р.К. и др. Ночные светящиеся облака и оптические аномалии, связанные с падением Тунгусского метеорита. - М.: «Наука», 1965. - 112 с.

15. Бронштэн В.А., Гришин Н.И. Серебристые облака. - М.: «Наука», 1970. - 360 с.

16. Дивари Н.Б. Зодиакальный свет и межпланетная пыль. - М.: «Знание», 1981. - 64 с.

17. Назарова Т.Н. Исследование метеорных частиц на третьем советском искусственном спутнике Земли //Искусственные спутники Земли. - 1960. - № 4. - С. 165-170.

18. Астапович И.С., Федынский В.В. Успехи метеорной астрономии в 1958-1961 гг. //Метеоритика. - М.: Изд. АН СССР, 1963. - Вып. XXIII. - С. 91-100.

19. Симоненко А.Н., Левин Б.Ю. Приток космического вещества на Землю //Метеоритика. - М.: «Наука», 1972. - Вып. 31. - С. 3-17.

20. Hadge P.W., Wright F.W. Studies of particles for extraterrestrial origin. A comparison of microscopic spherules of meteoritic and volcanic origin //J. Geophys. Res. - 1964. - Vol. 69. - № 12. - P. 2449-2454.

21. Parkin D.W., Tilles D. Influx measurement of extraterrestrial material //Science. - 1968. - Vol. 159.- № 3818. - P. 936-946.

22. Ganapathy R. The Tunguska explosion of 1908: discovery of the meteoritic debris near the explosion side and the South pole. - Science. - 1983. - V. 220. - No. 4602. - P. 1158-1161.

23. Hunter W., Parkin D.W. Cosmic dust in recent deep-sea sediments //Proc. Roy. Soc. - 1960. - Vol. 255. - № 1282. - P. 382-398.

24. Sackett W. M. Measured deposition rates of marine sediments and implications for accumulations rates of extraterrestrial dust //Ann. N. Y. Acad. Sci. - 1964. - Vol. 119. - № 1. - P. 339-346.

25. Вийдинг Х.А. Метеорная пыль в низах кембрийских песчаников Эстонии //Метеоритика. - М.: «Наука», 1965. - Вып. 26. - С. 132-139.

26. Utech K. Kosmische Micropartical in unterkambrischen Ablagerungen //Neues Jahrb. Geol. und Palaontol. Monatscr. - 1967. - № 2. - S. 128-130.

27. Иванов А.В., Флоренский К.П. Мелкодисперсное космическое вещество из нижнепермских солей //Астрон. вестник. - 1969. - Т. 3. - № 1. - С. 45-49.

28. Mutch T.A. Abundances of magnetic spherules in Silurian and Permian salt samples //Earth and Planet Sci. Letters. - 1966. - Vol. 1. - № 5. - P. 325-329.

29. Бояркина А.П., Васильев Н.В., Менявцева Т.А. и др. К оценке вещества Тунгусского метеорита в районе эпицентра взрыва //Космическое вещество на Земле. - Новосибирск: «Наука» Сибирское отделение, 1976. - С. 8-15.

30. Мульдияров Е.Я., Лапшина Е.Д. Датировка верхних слоев торфяной залежи, используемой для изучения космических аэрозолей //Метеоритные и метеорные исследования. - Новосибирск: «Наука» Сибирское отделение, 1983. - С. 75-84.

31. Лапшина Е.Д., Бляхорчук П.А. Определение глубины слоя 1908 г. в торфе в связи с поисками вещества Тунгусского метеорита //Космическое вещество и Земля. - Новосибирск: «Наука» Сибирское отделение, 1986. - С. 80-86.

32. Бояркина А.П., Васильев Н.В., Глухов Г.Г. и др. К оценке космогенного притока тяжелых металлов на поверхность Земли //Космическое вещество и Земля. - Новосибирск: «Наука» Сибирское отделение, 1986. - С. 203 - 206.

33. Колесников Е.М. О некоторых вероятных особенностях химического состава Тунгусского космического взрыва 1908 г. // Взаимодействие метеоритного вещества с Землей. - Новосибирск: «Наука» Сибирское отделение, 1980. - С. 87-102.

34. Колесников Е.М., Бёттгер Т., Колесникова Н.В., Юнге Ф. Аномалии в изотопном составе углерода и азота торфов района взрыва Тунгусского космического тела 1908 г. //Геохимия. - 1996. - Т. 347. - № 3. - С. 378-382.

35. Бронштэн В.А. Тунгусский метеорит: история исследования. - М.: А.Д. Сельянов, 2000. - 310 с.

36. Труды Международной конференции «100 лет Тунгусскому феномену», Москва, 26-28 июня 2008 г.

37. Рерих Е.И. Космологические записи //У порога нового мира. - М.: МЦР. Мастер-Банк, 2000. - С. 235 - 290.

38. Чаша Востока. Письма Махатмы. Письмо XXI 1882 г. - Новосибирск: Сибирское отд. изд. «Детская литература», 1992. - С. 99-105.

39. Гиндилис Л.М. Проблема сверхнаучного знания //Новая Эпоха. - 1999. - № 1. - С. 103; № 2. - С. 68.

40. Знаки Агни-Йоги. Учение Живой Этики. - М.: МЦР, 1994. - С. 345.

41. Иерархия. Учение Живой Этики. - М.: МЦР, 1995. - С.45

42. Мир Огненный. Учение Живой Этики. - М.: МЦР, 1995. - Ч. 1.

43. Аум. Учение Живой Этики. - М.: МЦР, 1996. - С. 79.

44. Гиндилис Л.М. Читая письма Е.И. Рерих: конечна или бесконечна Вселенная? //Культура и Время. - 2007. - № 2. - С. 49.

45. Рерих Е.И. Письма. - М.: МЦР, Благотворительный фонд им. Е.И. Рерих, Мастер-Банк, 1999. - Т. 1. - С. 119.

46. Сердце. Учение Живой Этики. - М.: МЦР. 1995. - С. 137, 138.

47. Озарение. Учение Живой Этики. Листы Сада Мории. Книга вторая. - М.: МЦР. 2003. - С. 212, 213.

48. Божокин С.В. Свойства космической пыли //Соросовский образовательный журнал. - 2000. - Т. 6. - № 6. - С. 72-77.

49. Герасименко Л.М., Жегалло Е.А., Жмур С.И. и др. Бактериальная палеонтология и исследования углистых хондритов //Палеонтологический журнал. -1999. - № 4. - C. 103-125.

50. Васильев Н.В., Кухарская Л.К., Бояркина А.П. и др. О механизме стимуляции роста растений в районе падения Тунгусского метеорита //Взаимодействие метеорного вещества с Землей. - Новосибирск: «Наука» Сибирское отделение, 1980. - С. 195-202.

Космическая пыль, ее состав и свойства мало известны человеку, не связанному с изучением внеземного пространства. Однако подобное явление оставляет свои следы на нашей планете! Рассмотрим подробнее, откуда она берется и каким образом влияет на жизнедеятельность на Земле.

Понятие космической пыли

Космическая пыль на Земле чаще всего находится в определенных слоях океанического дна, ледяных щитах полярных областей планеты, отложениях торфа, труднодоступных местах пустыни и метеоритных кратерах. Размер данного вещества - менее 200 нм, что делает его изучение проблематичным.

Обычно понятие космической пыли включает в себя размежевание на межзвездную и межпланетную разновидность. Впрочем, все это является очень условным. Наиболее удобным вариантом для изучения подобного явления считают исследование пыли из космоса на границах Солнечной системы или за ее пределами.

Причина такого проблематичного подхода к исследованию объекта заключается в том, что свойства внеземной пыли кардинально меняются при нахождении рядом с такой звездой, как Солнце.

Теории происхождения космической пыли

Потоки космической пыли постоянно атакуют поверхность Земли. Возникает вопрос, откуда берется это вещество. Его происхождение дает почву для множества дискуссий среди специалистов в этой области.

Выделяют такие теории образования космической пыли:

• Распад небесных тел . Некоторые ученые считают, что космическая пыль - не что иное, как результат разрушения астероидов, комет и метеоритов.
• Остатки облака протопланетного типа . Есть версия, по которой космическую пыль относят к микрочастицам протопланетного облака. Впрочем, такое предположение вызывает некоторые сомнения по причине недолговечности мелкодисперсного вещества.
• Результат взрыва на звездах . Вследствие этого процесса, по мнению некоторых специалистов, происходит мощный выброс энергии и газа, что приводит к образованию космической пыли.
• Остаточные явления после формирования новых планет . Так называемый строительный «мусор» стал основой для возникновения пыли.

По некоторым исследованиям, определенная часть составляющей космической пыли возникла раньше формирования Солнечной системы, что делает это вещество еще более интересным для дальнейшего изучения. На это стоит обратить внимание при оценке и анализе подобного внеземного явления.

Основные разновидности космической пыли

Конкретной классификации видов космической пыли на данный момент не существует. Можно разграничить подвиды по визуальным характеристикам и местообразованию этих микрочастиц.

Рассмотрим семь групп космической пыли в атмосфере, различных по внешним показателям:

1. Серые обломки неправильной формы. Это остаточные явления после столкновения метеоритов, комет и астероидов размером не более 100-200 нм.
2. Частицы шлакообразного и пепловидного образования. Такие объекты сложны в опознании исключительно по внешним признакам, потому что претерпели изменения, пройдя через атмосферу Земли.
3. Зерна округлой формы, что по параметрам схожи с песком черного цвета. Внешне они напоминают порошок магнетита (магнитного железняка).
4. Черные окружности небольшого размера, обладающие характерным блеском. Их диаметр не превышает отметки 20 нм, что делает их изучение кропотливым занятием.
5. Более крупные шарики того же цвета с шероховатой поверхностью. Их размер достигает 100 нм и позволяет детально изучить их состав.
6. Шарики определенной окраски с преобладанием черных и белых тонов с включениями газа. Эти микрочастицы космического происхождения состоят из силикатной основы.
7. Шары разнородной структуры из стекла и металла. Такие элементы характеризуются микроскопическими размерами в пределах 20 нм.

По астрономическому расположению выделяют 5 групп космической пыли:

• Пыль, находящаяся в межгалактическом пространстве. Данный вид может искажать размеры расстояний при определенных расчетах и способен изменять цвет космических объектов.
• Образования в пределах Галактики. Пространство в этих пределах всегда заполнено пылью от разрушения космических тел.
• Вещество, сконцентрированное между звездами. Оно наиболее интересно благодаря наличию оболочки и ядра твердой консистенции.
• Пыль, расположившаяся рядом с определенной планетой. Находится она обычно в кольцевой системе небесного тела.
• Облака из пыли вокруг звезд. Они кружатся по орбитальной траектории самой звезды, отражая ее свет и создавая туманность.

Три группы по общему удельному весу микрочастиц выглядят так:

1. Металлическая группа. Представители этого подвида имеют удельный вес более пяти граммов на кубический сантиметр, и основа их состоит преимущественно из железа.
2. Группа на силикатной основе. Основа - прозрачное стекло с удельным весом приблизительно три грамма на кубический сантиметр.
3. Смешанная группа. Само название этого объединения свидетельствует о наличии в структуре микрочастиц как стекла, так и железа. Основа также включает в себя магнетические элементы.

Четыре группы по сходству внутреннего строения микрочастиц космической пыли:

• Сферулы с полым наполнением. Эта разновидность часто встречается в местах падения метеоритов.
• Сферулы металлического образования. Такой подвид имеет ядро из кобальта и никеля, а также оболочку, которая окислилась.
• Шары однородного сложения. Такие крупинки имеют окисленную оболочку.
• Шарики с силикатной основой. Наличие газовых вкраплений придает им вид обычных шлаков, а иногда и пены.

Следует помнить, что эти классификации весьма условны, но служат определенным ориентиром для обозначения видов пыли из космоса.

Состав и характеристика компонентов космической пыли

Рассмотрим подробнее, из чего состоит космическая пыль. Существует некая проблема при определении состава данных микрочастиц. В отличие от газообразных веществ, твердые тела имеют непрерывающийся спектр с относительно небольшим наличием полос, что размыты. Вследствие этого затрудняется идентификация космических пылинок.

Состав космической пыли можно рассмотреть на примере основных моделей данного вещества. К ним относятся такие подвиды:

1. Ледяные частицы, в структуру которых входит ядро с тугоплавкой характеристикой. Оболочка подобной модели состоит из легких элементов. В частицах крупного размера находятся атомы с элементами магнитного свойства.
2. Модель MRN, состав которой определяется наличием силикатных и графитовых вкраплений.
3. Оксидная космическая пыль, в основу которой входят двухатомные окислы магния, железа, кальция и кремния.

Общая классификация по химическому составу космической пыли:

• Шарики с металлической природой образования. В состав таких микрочастиц входит такой элемент, как никель.
• Металлические шарики с наличием железа и отсутствием никеля.
• Окружности на силиконовой основе.
• Железо-никелевые шарики неправильной формы.

Более конкретно можно рассмотреть состав космической пыли на примере обнаруженной в океаническом иле, осадочных породах и ледниках. Их формула будет мало отличаться одна от другой. Находки при изучении морского дна представляют из себя шарики с силикатной и металлической основой с присутствием таких химических элементов, как никель и кобальт. Также в недрах водной стихии были обнаружены микрочастицы с наличием алюминия, кремния и магния.

Почвы благодатны на присутствие космического материала. Особенно большое количество сферул обнаружено в местах падения метеоритов. Основой для них послужили никель и железо, а также всевозможные минералы типа троилита, кохенита, стеатита и других составляющих.

Ледники также таят в своих глыбах пришельцев из космоса в виде пыли. Силикат, железо и никель служат основой найденных сферул. Все добытые частицы были классифицированы в 10 четко разграниченных групп.

Трудности в определении состава изучаемого объекта и дифференцирование его от примесей земного происхождения оставляют этот вопрос открытым для дальнейших исследований.

Влияние космической пыли на процессы жизнедеятельности

Влияние данной субстанции до конца не изучено специалистами, что дает большие возможности в плане дальнейшей деятельности в этом направлении. На определенной высоте при помощи ракет обнаружили специфический пояс, состоящий из космической пыли. Это дает основание утверждать, что подобное внеземное вещество воздействует на некоторые процессы, происходящие на планете Земля.

Влияние космической пыли на верхние слои атмосферы

Последние исследования свидетельствуют о том, что количество космической пыли способно влиять на изменение верхних слоев атмосферы. Данный процесс очень значим, потому что ведет к определенным колебаниям в климатической характеристике планеты Земля.

Огромное количество пыли, возникшей от столкновения астероидов, заполняет пространство вокруг нашей планеты. Ее количество достигает почти 200 тонн в сутки, что, по мнению ученых, не может не оставить своих последствий.

Наиболее подвержено этой атаке, по мнению тех же специалистов, северное полушарие, климат которого предрасположен к холодным температурам и сырости.

Вопрос воздействия космической пыли на образование облаков и изменение климата еще не изучен в достаточной степени. Новые исследования в этой области порождают все больше вопросов, ответы на которые пока не получены.

Влияние пыли из космоса на преобразование океанического ила

Облучение космической пыли солнечным ветром приводит к тому, что эти частицы попадают на Землю. Статистика свидетельствует о том, что наиболее легкий из трех изотопов гелия в огромном количестве попадает через пылинки из космоса в океанический ил.

Поглощение минералами железомарганцевого происхождения элементов из космоса послужило основой в формировании уникальных рудных образований на океанском дне.

На данный момент количество марганца в областях, которые близки к полярному кругу, ограничено. Все это связано с тем, что космическая пыль не поступает в Мировой океан в тех районах из-за ледяных щитов.

Влияние космической пыли на состав воды Мирового океана

Если рассматривать ледники Антарктиды, то они поражают количеством найденных в них остатков метеоритов и наличием космической пыли, которая в сотню раз превышает обычный фон.

Чрезмерно повышенная концентрация того же гелия-3, ценных металлов в виде кобальта, платины и никеля позволяет с уверенностью утверждать факт вмешательства космической пыли в состав ледникового щита. При этом вещество внеземного происхождения остается в первозданном и не разбавленном водами океана виде, что само по себе является уникальным явлением.

По мнению некоторых ученых, количество космической пыли в таких своеобразных ледяных щитах за последний миллион лет насчитывает порядка нескольких сотен триллионов образований метеоритного происхождения. В период потепления эти покровы тают и несут в Мировой океан элементы космической пыли.

Смотрите видео о космической пыли:

Данное космическое новообразование и его влияние на некоторые факторы жизнедеятельности нашей планеты еще мало изучено. Важно помнить, что вещество способно влиять на изменения климата, структуру океанического дна и концентрацию определенных веществ в водах Мирового океана. Фото космической пыли свидетельствуют о том, как много еще загадок таят в себе эти микрочастицы. Все это делает изучение подобного интересным и актуальным!

Космические факторы имеют космическое происхождение. К ним относится поток космической пыли, космических лучей и т. д. Важнейший космический фактор - солнечная радиация. Лучи Солнца - источник энергии, используемой растениями в процессе фотосинтеза. Растениеводство можно рассматривать как систему мероприятий по интенсификации фотосинтеза культивируемых растений.[ ...]

Космические ресурсы, такие, как солнечная радиация, энергия морских приливов и подобные им, практически неисчерпаемы, и охрана их (например, Солнца) не может быть предметом охраны окружающей среды, так как человечество не располагает такими возможностями. Однако поступление солнечной энергии на поверхность Земли зависит от состояния атмосферы, степени ее загрязненности - тех факторов, которыми может управлять человек.[ ...]

ФАКТОР [лат. factor делаюший, производящий] - движущая спла совершающихся процессов или влияющее на процессы условие. Ф. антропогенный - фактор, обязанный своим происхождением деятельности человека. Ф. климатический - фактор, связанный с особенностями поступления солнечной энергии, циркуляции воздушных масс, баланса тепла и влаги, атмосферного давления и других климатических процессов. Ф. космический фактор, источником которого служат процессы, проходлщие вне Земли (изменения солнечной активности, поток космических лучей и т. п.). Ф. трансформирующий - 1) любое внутреннее или внешнее по отношению к индивиду воздействие, вызывающее стойкие процеосы адаптации.[ ...]

Космическая медицина - комплекс наук, охватывающих медицинские, биологические и другие научные исследования и мероприятия, направленные на обеспечение безопасности и создания оптимальных условий жизнедеятельности человека в космическом полете и при выходе в космическое пространство. К ее разделам относятся: исследование влияния условий и факторов космического полета на организм человека, устранение их неблагоприятного действия и разработка профилактических мер и средств; обоснование и формулирование медицинских требований к системам жизнеобеспечения обитаемых космических объектов; профилактика и лечение заболеваний; медицинские обоснования рационального построения систем управления космическим объектом; разработка медицинских методов отбора и подготовки космонавтов.[ ...]

О космическом воздействии на биосферу свидетельствует закон преломления космических воздействий: космические факторы, оказывая воздействие на биосферу и особенно ее подразделения, подвергаются изменению со стороны экосферы планеты и потому по силе и времени проявления могут быть ослаблены и сдвинуты или даже полностью утерять свой эффект. Обобщение здесь имеет значение в связи с тем, что зачастую идет поток синхронного воздействия солнечной активности и других космических факторов на экосистемы Земли и населяющие ее организмы (рис. 12.57).[ ...]

Роль факторов, не зависящих от плотности населения, в формировании циклов динамики численности связана с цикличным характером многолетних изменений климата и типов погод. На этой основе возникла гипотеза «климатических циклов» численности (Ch. В настоящее время эта гипотеза получила «второе рождение» в вид« концепции связи динамики численности животных с одиннадцатилетними циклами солнечной активности. В частности, в раде случаев совпадение циклов численности млекопитающих (главным образом грызунов) и солнечной активности ухается зарегистрировать объективно. Так, обнаружена корреляция уровней солнечной активности и многолетних изменений численности калифорнийской полевки Micmtus califomicus; полагают, что это может быть результатом как прямого действия космического фактора, так и скоррелированных с солнечной активностью вторичных факторов, в частности климата. Прямое влияние погоды в этих наблюдениях отмечено и в меньших масштабах времени.[ ...]

На борту космического корабля на организм космонавта непрерывно действует необычный для жителей Земли фактор - невесомость. Силы притяжения отсутствуют, тело делается непривычно легким, при этом кровь тоже делается невесомой.[ ...]

Основным фактором, воздействующим и влияющим на атмосферу и на Землю вообще, является, безусловно, Солнце. Атмосфера, ее структура и состав во многом зависят от солнечного электромагнитного излучения как основного внешнего источника энергии. Существенно влияют на атмосферу и корпускулярные потоки солнечного ветра, солнечных и галактических космических лучей. Заметно влияют на атмосферу и другие внешние факторы, такие как гравитационные воздействия Солнца и Луны, магнитные, электрические поля Земли и т.д.[ ...]

К внешним факторам относятся: изменение освещенности (фотопериодизм), температуры (термопериодизм), магнитного поля, интенсивности космических излучений, приливы и отливы, сезонные и солнеЧно-лунные влияния.[ ...]

ИОНИЗАТОРЫ АТМОСФЕРЫ. Факторы, приводящие к образованию в атмосфере легких ионов (см. ионизация атмосферы). Эти факторы: радиоактивные излучения, связанные с радиоактивными элементами в почве и горных породах и их эманациями; ультрафиолетовая и рентгенова солнечная радиация, космическое и солнечное корпускулярные излучения (в ионосфере). Второстепенное значение имеют тихие электрические разряды, горение.[ ...]

Множество экологических факторов на нашей планете, в первую очередь световой режим, температура, давление и влажность воздуха, атмосферное электромагнитное поле, морские приливы и отливы и др. под влиянием этого вращения закономерно изменяются. На живые организмы воздействуют и такие космические ритмы, как периодические изменения солнечной активности. Для Солнца характерен 11-летний и целый ряд других циклов. Существенное влияние оказывают на климат нашей планеты изменения солнечной радиации. Помимо циклического воздействия абиотических факторов внешними ритмами для любого организма являются и закономерные изменения активности, а также поведение других живых существ.[ ...]

УСЛОВИЯ СРЕДЫ - совокупность факторов - от космических воздействий Вселенной на Солнечную систему до непосредственного воздействия окружающей среды на отдельную особь, популяцию или сообщество.[ ...]

СВЕТ - важнейший экологический фактор космической природы, который дает энергию для продуцирования первичного органического вещества фотоавтотрофам (содержащим хлорофилл зеленым растениям и цианобактериям) и является неисчерпаемым ресурсом, так как постоянно поступает на Землю в результате солнечной радиации..[ ...]

Установление А.Л. Чижевским влияния космических факторов на земные процессы поставило его в этом направлении научных исследований в один ряд с пионерами космического естествознания - А. Гумбольдтом, К.Э. Циолковским, В.И. Вернадским.[ ...]

Основными этапами подготовки и выполнения космических полетов, определяющих степень материальных и физических факторов воздействия на экосферу и околоземное пространство, являются: строительство и эксплуатация космодромов; предстартовая подготовка и обслуживание; активный и пассивный участки полета; коррекция и маневрирование КА на траектории полета; довыведение КА с промежуточной на рабочую орбиту; полет и маневрирование КА в космическом пространстве и возвращение на Землю.[ ...]

Особенности воздействия на биосферу со стороны космических факторов и проявлений солнечной активности состоят в том, что поверхность нашей планеты (где сосредоточена "пленка жизни") как бы отделена от Космоса мощным слоем вещества в газообразном состоянии, т. е. атмосферой. Абиотическая компонента наземной среды включает совокупность климатических, гидрологических, почвенно-грунтовых условий, т. е. множество динамичных во времени и пространстве элементов, связанных между собой и влияющих на живые организмы. Атмосфере как среде, воспринимающей космические и связанные с Солнцем факторы, принадлежит важнейшая климатоформирующая функция.[ ...]

Реакция организма животных на информационный экологический фактор зависит не только от его качества, но и от количества (интенсивности). Примером может служить ответная реакция животных на воздействие звуковой сигнализации (шума). Естественный шумовой фон влияет на организмы благоприятно - он является одним из немаловажных факторов оптимального функционирования особей, популяций и биоценозов. Естественным считается шум, равный звукам, возникающим при течении рек, движении ветра, шелесте листвы, дыхании животных и т. д. Резкое снижение или, наоборот, повышение шумового фона - лимитирующий фактор, негативно влияющий на организм. Мертвая» тишина в космическом корабле негативно влияет на психологическое состояние космонавтов, их клинико-физиологи-ческий статус. Негативное влияние на организм оказывают и слишком сильные шумы. Они обладают раздражающим действием, нарушают деятельность органов пищеварения и обмена веществ у млекопитающих и птиц.[ ...]

Молодая Земля сразу же после своего образования была холодным космическим телом, и в ее недрах температура еще нигде не превышала температуру плавления вещества. Об этом, в частности, свидетельствует полное отсутствие на Земле очень древних изверженных (да и любых других) пород с возрастом старше 4 млрд лет, а также изотопносвинцовые отношения, показывающие, что процессы дифференциации земного вещества начались заметно позже времени образования самой Земли и протекали без существенного плавления. Кроме того, на земной поверхности тогда не было ни океанов, ни атмосферы. Поэтому эффективная механическая добротность Земли в тот ранний период ее развития, который мы в дальнейшем будем называть катархейским, была сравнительно высокой. По сейсмическим данным, в развитой океанической литосфере, т.е. в холодном земном веществе мантийного состава, фактор добротности находится в пределах от 1000 до 2000, тогда как в частично расплавленной астеносфере под вулканами его значение сниясается до 100.[ ...]

Но, сверх того, биолог не может не принимать во внимание одного фактора, им оставляемого в стороне. Фактором этим является основная форма энергии, которая проявляется в биосфере и лежит в основе всех ее геологических явлений, в том числе и живого вещества. Энергия эта - не только энергия Солнца, которая нам представляется геологически вечной и колебаний в которой в течение эволюционного процесса незаметно, но и другая космическая энергия, которая, по-видимому, неизбежно меняется по своей интенсивности в течение эволюционного процесса.[ ...]

Ионизацию нижней и средней атмосферы определяют в основном следующие факторы: космические лучи, ионизирующие всю атмосферу; УФ и рентгеновское излучение Солнца. Ионизирующее действие УФ и рентгеновского излучения проявляется на высотах более 50-60 км.[ ...]

Изменения ионосферы в полярных областях Земли также связаны с солнечными космическими лучами, которые вызывают ионизацию. При мощных вспышках солнечной активности воздействие солнечных космических лучей может кратковременно превышать обычный фон галактических космических лучей. В настоящее время наукой накоплено много фактических материалов, иллюстрирующих влияние космических факторов на биосферные процессы. Доказана, в частности, чувствительность беспозвоночных животных к изменениям солнечной активности, установлена корреляция ее вариаций с динамикой нервной и сердечно-сосудистой систем человека, а также с динамикой заболеваний - наследственных, онкологических, инфекционных и др.[ ...]

Бесконечно велико количество и бесконечно разнообразно качество физико-химических факторов окружающей нас со всех сторон среды - природы. Мощные взаимодействующие силы исходят из космического пространства. Солнце, Луна, планеты и бесконечное число небесных тел связаны с Землею невидимыми узами. Движение Земли управляется силами тяготения, которые вызывают в воздушной, жидкой и твердой оболочках нашей планеты ряд деформаций, заставляют их пульсировать, производят приливы. Положение планет в Солнечной системе влияет на распределение и напряженность электрических и магнитных сил Земли.[ ...]

В. И. Вернадский одним из первых осознал, что человечество стало мощной геологической и, возможно, космической силой, способной преобразовывать природу в больших масштабах. Он отмечал, что человек охватил своей жизнью, культурой всю биосферу и стремится еще больше углубить и расширить сферу своего влияния. Биосфера, с его точки зрения, постепенно преобразуется в ноосферу - сферу разума. В. И. Вернадский рассматривал ноосферу как высшую стадию развития биосферы, когда определяющим фактором становится разумная деятельность человека. Преобразование биосферы в ноосферу он связывал с развитием науки, углублением научного проникновения в суть происходящих в природе процессов и организацией на этой основе рациональной человеческой деятельности. В. И. Вернадский был убежден, что ноосферное человечество найдет путь к восстановлению и сохранению экологического равновесия на планете, разработает и осуществит на практике стратегию бескризисного развития природы и общества. При этом он полагал, что человек вполне способен принять на себя функции управления экологическим развитием планеты в целом.[ ...]

После многочисленных международных экспедиций в Антарктиде было установлено, что помимо различных физико-географических факторов все же основным является наличие в атмосфере значительного количества хлорфторуглеродов (фпеонов). Последние широко применяются и производстве и быту в качестве хладоагентов, пенообразователей, растворителей в аэрозольных упаковках и т.д. Фреоны, поднимаясь в верхние слои атмосферы, подвергаются фотохимическому разложению с образованием окиси хлора, интенсивно разрушающей озон. Всего в мире производится около 1300 тыс. т озоноразрушающих веществ. В последние годы установлено, что выбросы сверхзвуковых самолетов могут привести к разрушению 10% озонного слоя атмосферы, так один запуск космического корабля типа “Шаттл” приводит к “гашению” не менее 10 млн т озона. Одновременно с истощением озонового слоя в стратосфере отмечается увеличение концентрации озона в тропосфере у поверхности Земли, но это не сможет компенсировать истощение озонового слоя, так как его масса в тропосфере едва составляет 10% от массы в озоносфере.[ ...]

В 1975 г. Секция химико-технологических и химических наук Президиума АН СССР в своем постановлении отметила значение проблемы “Влияние космических факторов на процессы, происходящие на Земле”, подчеркнув, что выдающаяся заслуга в постановке и разработке этой проблемы “принадлежит А.Л. Чижевскому, впервые высказавшему идею о тесной зависимости явлений, происходящих в биосфере, от космических факторов, и академику В.И. Вернадскому - создателю учения о биосфере” .[ ...]

ОБЛУЧЕНИЕ - воздействие ка живой организм любых видов излучений: инфракрасного (тепловое О.), видимого н ультрафиолетового солнечного света, космических лучей и ионизирующих излучений земного происхождения. Биологическое действие О. заалсит от дозы, вида и энергии О., сопутствующих факторов и физиологического состояния организма. О. внешнее - облучение тела от источников ионизирующего излучения, находящихся вне его. О. внутреннее- облучение тела от источников ионизирующего излучения, находящихся внутри него. О - я условия модифицирующие - время, локализация, сопутствующие факторы, Если мощность дозы (количество энергии излучения, поглощенное в единицу времени) очень мала, то даже ежедневные облучения в течение всей жизни человека не смогут оказать заметно выраженного поражающего действия.[ ...]

Рассмотренная в главе 4 структура атмосферы сформировалась как результат комплексного воздействия на воздушную оболочку нашей планеты двух факторов - космического пространства, в основном на верхние слои, и земной поверхности через посредство нижних слоев.[ ...]

Примеси природного происхождения, как правило, не являются загрязнением атмосферы, за исключением тех случаев, когда они временно оказываются либо лимитирующими факторами по отношению к живым организмам, либо существенно (но в основном локально) изменяют некоторые физико-химические свойства атмосферы, например ее прозрачность, отражательную способность, тепловой режим. Так, космическая пыль (высокодисперсные остатки от разрушения и сгорания метеоритного вещества), дым и сажа от лесных и степных пожаров, пыли от выветривания горных пород или захваченные ветровыми потоками поверхностные массы почвы и песка, в том числе при пыльных и песчаных бурях, смерчах, ураганах, не являются загрязняющими веществами. Иногда взвешенные в воздухе высокодисперсные пылевидные частицы в штилевых условиях могут служить ядрами конденсации влаги и способствовать образованию туманов. В результате испарения брызг воды в воздухе над поверхностью морей и океанов постоянно находятся мельчайшие кристаллы солей. Многотонные массы твердого вещества извергаются из кратеров действующих вулканов.[ ...]

Выведение водорода из круговорота при его связывании в отличные от воды химические соединения (рассеянное органическое вещество горных пород, гипергенные силикаты), а также при рассеянии в космическом пространстве - весьма важный фактор с точки зрения эволюции условий на нашей планете. Без удаления водорода, а только при его перераспределении между резервуарами не могли бы произойти изменения окислительновосстановительного баланса в сторону формирования окислительной обстановки на Земле.[ ...]

СТРАТОСФЕРНЫЕ АЭРОЗОЛИ. Аэрозольные частички в стратосфере, являющиеся результатом вулканических извержений, заноса ядер конденсации из тропосферы при сильной конвекции, действий реактивной авиации и пр., также частички космической пыли. Их возрастание увеличивает планетарное альбедо Земли и понижает температуру воздуха; поэтому С. А. являются глобальным фактором климата.[ ...]

Жизнь на Земле сформировалась под действием условий среды. Последняя представляет собой совокупность энергии, материальных тел, явлений, которые находятся во взаимодействии (прямом и косвенном). Понятие это очень обширное: от космических воздействий Вселенной на Солнечную систему, влияния Солнца как основного источника энергии, на земные процессы до непосредственных воздействий окружающей среды (в том числе и человека) на отдельную особь, популяцию, сообщество. В понятие условий среды входят компоненты, не влияющие или мало влияющие на жизнедеятельность организмов (инертные газы атмосферы, абиогенные элементы земной коры) и те, которые существенно влияют на жизнедеятельность биоты. Их называют экологическими факторами (свет, температура, вода, движения воздуха и его состав, свойства почв, засоление, радиоактивность и др.). Экологические факторы действуют совместно, хотя в ряде случаев один фактор преобладает над другими и является определяющим в ответных реакциях живых организмов (например, температура в арктической и субарктической зонах или пустынях).[ ...]

Биодинамическая система земледелия применяется в Швеции, Дании, Германии. Она включает основные принципы, характерные для других альтернативных систем сельского хозяйства. Отличие этой системы земледелия от других состоит в том, что помимо биокосных элементов она учитывает космические факторы и их ритм, влияющие на прохождение фенофаз выращиваемых культур.[ ...]

В нашей стране проблеме «экология человека» посвящено достаточное количество работ, однако пока еще нет единого мнения в отношении правомерности такой науки и ее предмета. Так, Г. И. Царегородцев (1976) употребил термин «экология человека» для обозначения «взаимодействия человечества с природными факторами окружающей среды». Ю. П. Лисицин (1973), А. В. Ка цура, И. В. Новик (1974), О. В. Бароян (1975) и другие полагают, что «экология человека» должна изучать оптимальные условия жизни человека как биологического вида (климатические, погодные, космические и др.) и социального существа (психологические, общественные, экономические, политические и др.).[ ...]

Атмосфера - газовая оболочка Земли. Состав сухого атмосферного воздуха: азот - 78,08 %, кислород - 20,94 %, диоксид углерода - 0,033 %, аргон - 0,93 %. Остальное - примеси: неон, гелий, водород и др. Пары воды составляют 3-4 % от объема воздуха. Плотность атмосферы на уровне моря 0,001 г/см ’. Атмосфера защищает живые организмы от вредного воздействия космических лучей и ультрафиолетового спектра солнца, а также предотвращает резкое колебание температуры планеты. На высоте 20-50 км основная часть энергии ультрафиолетовых лучей поглощается за счет превращения кислорода в озон, образуя озоновый слой. Суммарное содержание озона не более 0,5 % массы атмосферы, составляющей 5,15-1013 т. Максимум концентрации озона на высоте 20-25 км. Озоновый экран - важнейший фактор сохранения жизни на Земле. Давление в тропосфере (приземный слой атмосферы) уменьшается на 1 мм рт. столба при подъеме на каждые 100 метров.[ ...]

Длительное время считали, что спонтанные мутации являются беспричинными, однако теперь по этому вопросу существуют другие представления, сводящиеся к тому, что спонтанные мутации не являются беспричинными, что они являются результатом естественных процессов, протекающих в клетках. Они возникают в условиях природного радиоактивного фона Земли в виде космического излучения, радиоактивных элементов на поверхности Земли, радионуклидов, инкорпорированных в клетки организмов, которые вызывают эти мутации или в результате ошибок репликации ДНК. Факторы естественного радиоактивного фона Земли вызывают изменения в последовательности оснований или повреждения оснований подобно тому, как это имеет место в случае индуцированных мутаций (см. ниже).[ ...]

Атмосферный аэрозоль, как весьма малая, но, пожалуй, наиболее изменчивая примесь в атмосфере, играет большую роль в самых разнообразных научных и прикладных.вопросах физики атмосферы. Практически аэрозоль целиком определяет оптическую погоду и чрезвычайно изменчивый режим прямой и рассеянной радиации в атмосфере. Все более четко осознается роль аэрозоля в радиационном режиме атмосферы и в информативности космических оптических методов исследования Земли . Аэрозоль - активный участник и часто конечный продукт сложнейших циклов химических и фотохимических реакций в атмосфере. Велика роль аэрозоля как одного из озоноактивных компонент атмосферы.. Аэрозоль может быть как источником, так и стоком атмосферного озона, например, за счет гетерогенных реакций различных газовых примесей в атмосфере . Возможно, что именно каталитическое действие аэрозоля, имеющего тонкую структуру распределения по высоте, определяет наблюдаемую Розеном и Кондратьевым корреляцию слоев аэрозоля и озона. Спектральное ослабление аэрозоля солнечной прямой и рассеянной радиации является очень трудно учитываемым фактором для правильного определения содержания примесей атмосферь птическими методами. Поэтому исследование аэрозоля и прежде всего его спектральных, свойств является естественной составной частью озонометрических исследований.[ ...]

Свободная поверхность океанов и морей называется у ровен-ной поверхностью. Она представляет собой поверхность, перпендикулярную в каждой точке направлению равнодействующей всех сил, действующих на нее в данном месте. Поверхность Мирового океана под влиянием различных сил испытывает периодические, непериодические и другие колебания, отклоняясь от среднего многолетнего значения, наиболее близкого к поверхности геоида. Основные силы, вызывающие эти колебания, можно объединить в следующие группы: а) космические - приливообразующие силы; б) физико-механические, связанные с распределением солнечной радиации по поверхности Земли, и воздействием атмосферных процессов, как, например, изменения в распределении давления и ветров, выпадение осадков, колебания величин речного стока и других гидрометеорологических факторов; в) геоди-намические, связанные с тектоническими движениями земной коры, сейсмическими и геотермическими явлениями.[ ...]

Как уже упоминалось, пресные воды рек и озер, нашего основного источника водоснабжения, различны. Эта различия возникли изначально и связаны с климатической зоной и особенностями местности, в которой находится водоем. Вода - универсальный растворитель, а это значит, что ее насыщенность минералами зависит от почвы и залегающих под нею горных пород. Кроме того, вода подвижна, и, следовательно, на ее состав влияют выпадающие осадки, таяние снегов, половодье и притоки, впадающие в более крупную реку или озеро. Взять, например, Неву, основной источник питьевой воды Петербурга: в основном ее питает водой Ладожское озеро, одно из самых пресных озер мира. Ладожская вода содержит мало солей кальция и магния, что делает ее очень мягкой, мало в ней алюминия, марганца и никеля, зато довольно много азота, кислорода, кремния, фосфора. Наконец, микробиологический состав воды зависит от водной флоры и фауны, от лесов и лугов на берегах водоема и еще от множества других причин, не исключая факторы космического свойства. Так, патогенность микробов резко возрастает в годы солнечной активности: прежде почти безвредные становятся опасными, а опасные - просто смертельными.

По массе твердые частички пыли составляют ничтожно малую часть Вселенной, однако именно благодаря межзвездной пыли возникли и продолжают появляться звезды, планеты и люди, изучающие космос и просто любующиеся звездами. Что же это за субстанция такая — космическая пыль? Что заставляет людей снаряжать в космос экспедиции стоимостью в годовой бюджет небольшого государства в надежде всего лишь, а не в твердой уверенности добыть и привезти на Землю хоть крошечную горсточку межзвездной пыли?

Меж звезд и планет

Пылью в астрономии называют небольшие, размером в доли микрона, твердые частицы, летающие в космическом пространстве. Часто космическую пыль условно делят на межпланетную и межзвездную, хотя, очевидно, и межзвездной вход в межпланетное пространство не запрещен. Просто найти ее там, среди «местной» пыли, нелегко, вероятность невысока, да и свойства ее вблизи Солнца могут существенно измениться. Вот если отлететь подальше, к границам Солнечной системы, там вероятность поймать настоящую межзвездную пыль весьма велика. Идеальный вариант — вообще выйти за пределы Солнечной системы.

Пыль межпланетная, во всяком случае, в сравнительной близости от Земли — материя довольно изученная. Заполняющая все пространство Солнечной системы и сконцентрированная в плоскости ее экватора, она родилась по большей части в результате случайных столкновений астероидов и разрушения комет, приблизившихся к Солнцу. Состав пыли, по сути, не отличается от состава падающих на Землю метеоритов: исследовать его очень интересно, и открытий в этой области предстоит сделать еще немало, но особенной интриги тут, похоже, нет. Зато благодаря именно этой пыли в хорошую погоду на западе сразу после заката или на востоке перед восходом солнца можно любоваться бледным конусом света над горизонтом. Это так называемый зодиакальный — солнечный свет, рассеянный мелкими космическими пылинками.

Куда интереснее пыль межзвездная. Отличительная ее особенность — наличие твердого ядра и оболочки. Ядро состоит, по-видимому, в основном из углерода, кремния и металлов. А оболочка — преимущественно из намерзших на поверхность ядра газообразных элементов, закристаллизовавшихся в условиях «глубокой заморозки» межзвездного пространства, а это около 10 кельвинов, водорода и кислорода. Впрочем, бывают в ней примеси молекул и посложнее. Это аммиак, метан и даже многоатомные органические молекулы, которые налипают на пылинку или образуются на ее поверхности во время скитаний. Часть этих веществ, разумеется, улетает с ее поверхности, например, под действием ультрафиолета, но процесс этот обратимый — одни улетают, другие намерзают или синтезируются.

Сейчас в пространстве между звездами или вблизи них уже найдены, разумеется, не химическими, а физическими, то есть спектроскопическими, методами: вода, оксиды углерода, азота, серы и кремния, хлористый водород, аммиак, ацетилен, органические кислоты, такие как муравьиная и уксусная, этиловый и метиловый спирты, бензол, нафталин. Нашли даже аминокислоту — глицин!

Интересно было бы поймать и изучить межзвездную пыль, проникающую в Солнечную систему и наверняка падающую на Землю. Проблема по ее «отлову» нелегка, потому как сохранить свою ледяную «шубу» в солнечных лучах, тем более в атмосфере Земли, мало какой межзвездной пылинке удается. Крупные слишком сильно нагреваются — их космическая скорость не может быстро погаситься, и пылинки «обгорают». Мелкие, правда, планируют в атмосфере годами, сохраняя часть оболочки, но тут уж возникает проблема найти их и идентифицировать.

Есть еще одна, очень интригующая деталь. Касается она той пыли, ядра которой состоят из углерода. Углерод, синтезированный в ядрах звезд и уходящий в космос, например, из атмосферы стареющих (типа красных гигантов) звезд, вылетая в межзвездное пространство, охлаждается и конденсируется — примерно так же, как после жаркого дня собирается в низинах туман из остывших паров воды. В зависимости от условий кристаллизации могут получиться слоистые структуры графита, кристаллы алмаза (только представьте — целые облака крошечных алмазов!) и даже полые шарики из атомов углерода (фуллерены). А в них, возможно, как в сейфе или контейнере, хранятся частички атмосферы звезды очень древней. Найти такие пылинки было бы огромной удачей.

Где водится космическая пыль?

Надо сказать, что само понятие космического вакуума как чего-то совершенно пустого давно осталось лишь поэтической метафорой. На самом деле все пространство Вселенной, и между звездами, и между галактиками, заполнено веществом, потоками элементарных частиц, излучением и полями — магнитным, электрическим и гравитационным. Все, что можно, условно говоря, потрогать, — это газ, пыль и плазма, вклад которых в общую массу Вселенной, по разным оценкам, составляет всего около 1—2% при средней плотности около 10-24 г/см 3 . Газа в пространстве больше всего, почти 99%. В основном это водород (до 77,4%) и гелий (21%), на долю остальных приходится меньше двух процентов массы. А еще есть пыль — по массе ее почти в сто раз меньше, чем газа.

Хотя иногда пустота в межзвездном и межгалактическом пространствах почти идеальная: порой на один атом вещества там приходится 1 л пространства! Такого вакуума нет ни в земных лабораториях, ни в пределах Солнечной системы. Для сравнения можно привести такой пример: в 1 см 3 воздуха, которым мы дышим, примерно 30 000 000 000 000 000 000 молекул.

Распределена эта материя в межзвездном пространстве весьма неравномерно. Большая часть межзвездного газа и пыли образует газопылевой слой вблизи плоскости симметрии диска Галактики. Его толщина в нашей Галактике — несколько сотен световых лет. Больше всего газа и пыли в ее спиральных ветвях (рукавах) и ядре сосредоточено в основном в гигантских молекулярных облаках размерами от 5 до 50 парсек (16—160 световых лет) и массой в десятки тысяч и даже миллионы масс Солнца. Но и внутри этих облаков вещество распределено тоже неоднородно. В основном объеме облака, так называемой шубе, преимущественно из молекулярного водорода, плотность частиц составляет около 100 штук в 1 см 3 . В уплотнениях же внутри облака она достигает десятков тысяч частиц в 1 см 3 , а в ядрах этих уплотнений — вообще миллионов частиц в 1 см 3 . Вот этой-то неравномерности в распределении вещества во Вселенной обязаны существованием звезды, планеты и в конечном итоге мы сами. Потому что именно в молекулярных облаках, плотных и сравнительно холодных, и зарождаются звезды.

Что интересно: чем выше плотность облака, тем разнообразнее оно по составу. При этом есть соответствие между плотностью и температурой облака (или отдельных его частей) и теми веществами, молекулы которых там встречаются. С одной стороны, это удобно для изучения облаков: наблюдая за отдельными их компонентами в разных спектральных диапазонах по характерным линиям спектра, например СО, ОН или NH 3 , можно «заглянуть» в ту или иную его часть. А с другой — данные о составе облака позволяют многое узнать о процессах, в нем происходящих.

Кроме того, в межзвездном пространстве, судя по спектрам, есть и такие вещества, существование которых в земных условиях просто невозможно. Это ионы и радикалы. Их химическая активность настолько высока, что на Земле они немедленно вступают в реакции. А в разреженном холодном пространстве космоса они живут долго и вполне свободно.

Вообще газ в межзвездном пространстве бывает не только атомарным. Там, где похолоднее, не более 50 кельвинов, атомам удается удержаться вместе, образуя молекулы. Однако большая масса межзвездного газа находится все же в атомарном состоянии. В основном это водород, его нейтральная форма была обнаружена сравнительно недавно — в 1951 году. Как известно, он излучает радиоволны длиной 21 см (частота 1 420 МГц), по интенсивности которых и установили, сколько же его в Галактике. Между прочим, он и в пространстве между звездами распределен неоднородно. В облаках атомарного водорода его концентрация достигает нескольких атомов в 1 см 3 , но между облаками она на порядки меньше.

Наконец, вблизи горячих звезд газ существует в виде ионов. Мощное ультрафиолетовое излучение нагревает и ионизирует газ, и он начинает светиться. Именно поэтому области с высокой концентрацией горячего газа, с температурой около 10 000 К выглядят как светящиеся облака. Их-то и называют светлыми газовыми туманностями.

И в любой туманности, в большем или меньшем количестве, есть межзвездная пыль. Несмотря на то что условно туманности делят на пылевые и газовые, пыль есть и в тех, и в других. И в любом случае именно пыль, повидимому, помогает звездам образовываться в недрах туманностей.

Туманные объекты

Среди всех космических объектов туманности, может быть, самые красивые. Правда, темные туманности в видимом диапазоне выглядят просто как черные кляксы на небе — лучше всего их наблюдать на фоне Млечного Пути. Зато в других диапазонах электромагнитных волн, например инфракрасном, они видны очень хорошо — и картинки получаются очень необычными.

Туманностями называют обособленные в пространстве, связанные силами гравитации или внешним давлением скопления газа и пыли. Их масса может быть от 0,1 до 10 000 масс Солнца, а размер — от 1 до 10 парсек.

Сначала туманности астрономов раздражали. Вплоть до середины XIX века обнаруженные туманности рассматривали как досадную помеху, мешавшую наблюдать звезды и искать новые кометы. В 1714 году англичанин Эдмонд Галлей, имя которого носит знаменитая комета, даже составил «черный список» из шести туманностей, дабы те не вводили в заблуждение «ловцов комет», а француз Шарль Мессье расширил этот список до 103 объектов. К счастью, туманностями заинтересовались влюбленный в астрономию музыкант сэр Вильям Гершель, его сестра и сын. Наблюдая небо с помощью построенных своими руками телескопов, они оставили после себя каталог туманностей и звездных скоплений, насчитывающий сведения о 5 079 космических объектах!

Гершели практически исчерпали возможности оптических телескопов тех лет. Однако изобретение фотографии и большое время экспонирования позволили найти и совсем слабо светящиеся объекты. Чуть позже спектральные методы анализа, наблюдения в различных диапазонах электромагнитных волн предоставили возможность в дальнейшем не только обнаруживать много новых туманностей, но и определять их структуру и свойства.

Межзвездная туманность выглядит светлой в двух случаях: либо она настолько горячая, что ее газ сам светится, такие туманности называют эмиссионными; либо сама туманность холодная, но ее пыль рассеивает свет находящейся поблизости яркой звезды — это отражательная туманность.

Темные туманности — это тоже межзвездные скопления газа и пыли. Но в отличие от светлых газовых туманностей, видных порой даже в сильный бинокль или телескоп, как, например, туманность Ориона, темные туманности свет не испускают, а поглощают. Когда свет звезды проходит сквозь такие туманности, пыль может полностью поглотить его, преобразовав в ИК-излучение, невидимое глазом. Поэтому выглядят такие туманности как беззвездные провалы на небе. В. Гершель называл их «дырами в небе». Возможно, самая эффектная из них — туманность Конская Голова.

Впрочем, пылинки могут не полностью поглотить свет звезд, но только частично рассеять его, при этом выборочно. Дело в том, что размер частиц межзвездной пыли близок к длине волны синего света, поэтому он сильнее рассеивается и поглощается, а до нас лучше доходит «красная» часть света звезд. Между прочим, это хороший способ оценить размер пылинок по тому, как они ослабляют свет различных длин волн.

Звезда из облака

Причины, по которым возникают звезды, точно не установлены — есть только модели, более или менее достоверно объясняющие экспериментальные данные. Кроме того, пути образования, свойства и дальнейшая судьба звезд весьма разнообразны и зависят от очень многих факторов. Однако есть устоявшаяся концепция, вернее, наиболее проработанная гипотеза, суть которой, в самых общих чертах, заключается в том, что звезды формируются из межзвездного газа в областях с повышенной плотностью вещества, то есть в недрах межзвездных облаков. Пыль как материал можно было бы не учитывать, но ее роль в формировании звезд огромна.

Происходит это (в самом примитивном варианте, для одиночной звезды), по-видимому, так. Сначала из межзвездной среды конденсируется протозвездное облако, что, возможно, происходит из-за гравитационной неустойчивости, однако причины могут быть разными и до конца еще не ясны. Так или иначе, оно сжимается и притягивает к себе вещество из окружающего пространства. Температура и давление в его центре растут до тех пор, пока молекулы в центре этого сжимающегося газового шара не начинают распадаться на атомы и затем на ионы. Такой процесс охлаждает газ, и давление внутри ядра резко падает. Ядро сжимается, а внутри облака распространяется ударная волна, отбрасывающая его внешние слои. Образуется протозвезда, которая продолжает сжиматься под действием сил тяготения до тех пор, пока в центре ее не начинаются реакции термоядерного синтеза — превращения водорода в гелий. Сжатие продолжается еще какое-то время, пока силы гравитационного сжатия не уравновесятся силами газового и лучистого давления.

Понятно, что масса образовавшейся звезды всегда меньше массы «породившей» ее туманности. Часть вещества, не успевшего упасть на ядро, в ходе этого процесса «выметается» ударной волной, излучением и потоками частиц просто в окружающее пространство.

На процесс формирования звезд и звездных систем влияют многие факторы, в том числе и магнитное поле, которое часто способствует «разрыву» протозвездного облака на два, реже три фрагмента, каждый из которых под действием гравитации сжимается в свою протозвезду. Так возникают, например, многие двойные звездные системы — две звезды, которые обращаются вокруг общего центра масс и перемещаются в пространстве как единое целое.

По мере «старения» ядерное топливо в недрах звезд постепенно выгорает, причем тем быстрее, чем больше звезда. При этом водородный цикл реакций сменяется гелиевым, затем в результате реакций ядерного синтеза образуются все более тяжелые химические элементы, вплоть до железа. В конце концов ядро, не получающее больше энергии от термоядерных реакций, резко уменьшается в размере, теряет свою устойчивость, и его вещество как бы падает само на себя. Происходит мощный взрыв, во время которого вещество может нагреваться до миллиардов градусов, а взаимодействия между ядрами приводят к образованию новых химических элементов, вплоть до самых тяжелых. Взрыв сопровождается резким высвобождением энергии и выбросом вещества. Звезда взрывается — этот процесс называют вспышкой сверхновой. В конечном же итоге звезда, в зависимости от массы, превратится в нейтронную звезду или черную дыру.

Наверное, так все и происходит на самом деле. Во всяком случае, не вызывает сомнений тот факт, что молодых, то есть горячих, звезд и их скоплений больше всего как раз в туманностях, то есть в областях с повышенной плотностью газа и пыли. Это хорошо видно на фотографиях, полученных телескопами в разных диапазонах длин волн.

Разумеется, это не более чем самое грубое изложение последовательности событий. Для нас же принципиально важны два момента. Первый — какова роль пыли в процессе образования звезд? И второй — откуда, собственно, она берется?

Вселенский хладагент

В общей массе космического вещества собственно пыли, то есть объединенных в твердые частицы атомов углерода, кремния и некоторых других элементов, настолько мало, что их, во всяком случае, как строительный материал для звезд, казалось бы, можно и не принимать во внимание. Однако на самом деле их роль велика — именно они охлаждают горячий межзвездный газ, превращая его в то самое холодное плотное облако, из которого потом получаются звезды.

Дело в том, что сам по себе межзвездный газ охладиться не может. Электронная структура атома водорода такова, что избыток энергии, если таковой есть, он может отдать, излучая свет в видимой и ультрафиолетовой областях спектра, но не в инфракрасном диапазоне. Образно говоря, водород не умеет излучать тепло. Чтобы как следует остыть, ему нужен «холодильник», роль которого как раз и играют частицы межзвездной пыли.

Во время столкновения с пылинками на большой скорости — в отличие от более тяжелых и медленных пылинок молекулы газа летают быстро — они теряют скорость и их кинетическая энергия передается пылинке. Так же нагревается и отдает это избыточное тепло в окружающее пространство, в том числе в виде ИК-излучения, а сама при этом остывает. Так, принимая на себя тепло межзвездных молекул, пыль действует как своеобразный радиатор, охлаждая облако газа. По массе ее не много — около 1% от массы всего вещества облака, но этого достаточно, чтобы за миллионы лет отвести избыток тепла.

Когда же температура облака падает, падает и давление, облако конденсируется и из него уже могут родиться звезды. Остатки же материала, из которого родилась звезда, являются в свою очередь исходным для образования планет. Вот в их состав пылинки уже входят, причем в большем количестве. Потому что, родившись, звезда нагревает и разгоняет вокруг себя весь газ, а пыль остается летать поблизости. Ведь она способна охлаждаться и притягивается к новой звезде гораздо сильнее, чем отдельные молекулы газа. В конце концов рядом с новорожденной звездой оказывается пылевое облако, а на периферии — насыщенный пылью газ.

Там рождаются газовые планеты, такие как Сатурн, Уран и Нептун. Ну а вблизи звезды появляются твердые планеты. У нас это Марс, Земля, Венера и Меркурий. Получается довольно четкое разделение на две зоны: газовые планеты и твердые. Так что Земля в значительной степени оказалась сделанной именно из межзвездных пылинок. Металлические пылинки вошли в состав ядра планеты, и сейчас у Земли огромное железное ядро.

Тайна юной Вселенной

Если галактика сформировалась, то откуда в ней берется пыль — в принципе ученым понятно. Наиболее значительные ее источники — новые и сверхновые, которые теряют часть своей массы, «сбрасывая» оболочку в окружающее пространство. Кроме того, пыль рождается и в расширяющейся атмосфере красных гигантов, откуда она буквально выметается давлением излучения. В их прохладной, по меркам звезд, атмосфере (около 2,5 — 3 тысяч кельвинов) довольно много сравнительно сложных молекул.

Но вот загадка, не разгаданная до сих пор. Всегда считалось, что пыль — продукт эволюции звезд. Иными словами – звезды должны зародиться, просуществовать какое-то время, состариться и, скажем, в последней вспышке сверхновой произвести пыль. Только вот что появилось раньше — яйцо или курица? Первая пыль, необходимая для рождения звезды, или первая звезда, которая почему-то родилась без помощи пыли, состарилась, взорвалась, образовав самую первую пыль.

Что было вначале? Ведь когда 14 млрд. лет назад произошел Большой взрыв, во Вселенной были только водород и гелий, никаких других элементов! Это потом из них стали зарождаться первые галактики, огромные облака, а в них — первые звезды, которым надо было пройти долгий жизненный путь. Термоядерные реакции в ядрах звезд должны были «сварить» более сложные химические элементы, превратить водород и гелий в углерод, азот, кислород и так далее, а уж после этого звезда должна была выбросить все это в космос, взорвавшись или постепенно сбросив оболочку. Затем этой массе нужно было охладиться, остыть и, наконец, превратиться в пыль. Но уже через 2 млрд. лет после Большого взрыва, в самых ранних галактиках, пыль была! С помощью телескопов ее обнаружили в галактиках, отстоящих от нашей на 12 млрд. световых лет. В то же время 2 млрд. лет — слишком маленький срок для полного жизненного цикла звезды: за это время большинство звезд не успевает состариться. Откуда в юной Галактике взялась пыль, если там не должно быть ничего, кроме водорода и гелия, — тайна.

Пылинка — реактор

Мало того что межзвездная пыль выступает в роли своеобразного вселенского хладагента, возможно, именно благодаря пыли в космосе появляются сложные молекулы.

Дело в том, что поверхность пылинки может служить одновременно и реактором, в котором образуются из атомов молекулы, и катализатором реакций их синтеза. Ведь вероятность того, что сразу много атомов различных элементов столкнутся в одной точке, да еще и провзаимодействуют между собой при температуре чуть выше абсолютного нуля, невообразимо мала. Зато вероятность того, что пылинка последовательно столкнется в полете с различными атомами или молекулами, особенно внутри холодного плотного облака, довольно велика. Собственно, это и происходит — так образуется оболочка межзвездных пылинок из намерзших на нее встреченных атомов и молекул.

На твердой поверхности атомы оказываются рядом. Мигрируя по поверхности пылинки в поисках наиболее энергетически выгодного положения, атомы встречаются и, оказываясь в непосредственной близости, получают возможность прореагировать между собой. Разумеется, очень медленно — в соответствии с температурой пылинки. Поверхность частиц, особенно содержащих в ядре металл, может проявить свойства катализатора. Химики на Земле хорошо знают, что самые эффективные катализаторы — это как раз частицы размером в доли микрона, на которых собираются, а затем и вступают в реакции молекулы, в обычных условиях друг к другу совершенно «равнодушные». По-видимому, так образуется и молекулярный водород: его атомы «налипают» на пылинку, а потом улетают с нее — но уже парами, в виде молекул.

Очень может быть, что маленькие межзвездные пылинки, сохранив в своих оболочках немного органических молекул, в том числе и простейших аминокислот, и занесли на Землю первые «семена жизни» около 4 млрд. лет тому назад. Это, конечно, не более чем красивая гипотеза. Но в ее пользу говорит то, что в составе холодных газопылевых облаков найдена аминокислота — глицин. Может, есть и другие, просто пока возможности телескопов не позволяют их обнаружить.

Охота за пылью

Исследовать свойства межзвездной пыли можно, разумеется, на расстоянии — с помощью телескопов и других приборов, расположенных на Земле или на ее спутниках. Но куда заманчивее межзвездные пылинки поймать, а потом уж обстоятельно изучить, выяснить — не теоретически, а практически, из чего они состоят, как устроены. Вариантов тут два. Можно добраться до космических глубин, набрать там межзвездной пыли, привезти на Землю и проанализировать всеми возможными способами. А можно попытаться вылететь за пределы Солнечной системы и по пути анализировать пыль прямо на борту космического корабля, отправляя на Землю полученные данные.

Первую попытку привезти образцы межзвездной пыли, и вообще вещества межзвездной среды, несколько лет назад предприняло NASA. Космический корабль оснастили специальными ловушками — коллекторами для сбора межзвездной пыли и частиц космического ветра. Чтобы поймать пылинки, не потеряв при этом их оболочку, ловушки наполнили особым веществом — так называемым аэрогелем. Эта очень легкая пенистая субстанция (состав которой — коммерческая тайна) напоминает желе. Попав в нее, пылинки застревают, а дальше, как в любой ловушке, крышка захлопывается, чтобы быть открытой уже на Земле.

Этот проект так и назывался Stardust — Звездная пыль. Программа у него грандиозная. После старта в феврале 1999 года аппаратура на его борту в конечном итоге должна собрать образцы межзвездной пыли и отдельно — пыль в непосредственной близости от кометы Wild-2, пролетавшей неподалеку от Земли в феврале прошлого года. Теперь с контейнерами, наполненными этим ценнейшим грузом, корабль летит домой, чтобы приземлиться 15 января 2006 года в штате Юта, неподалеку от Солт-Лейк-Сити (США). Вот тогда-то астрономы наконец увидят своими глазами (с помощью микроскопа, конечно) те самые пылинки, модели состава и строения которых они уже спрогнозировали.

А в августе 2001 года за образцами вещества из глубокого космоса полетел Genesis. Этот проект NASA был нацелен в основном на поимку частиц солнечного ветра. Проведя в космическом пространстве 1 127 дней, за которые он пролетел около 32 млн. км, корабль вернулся и сбросил на Землю капсулу с полученными образцами — ловушками с ионами, частицами солнечного ветра. Увы, произошло несчастье — парашют не раскрылся, и капсула со всего маху шлепнулась об землю. И разбилась. Конечно, обломки собрали и тщательно изучили. Впрочем, в марте 2005-го на конференции в Хьюстоне участник программы Дон Барнетти заявил, что четыре коллектора с частицами солнечного ветра не пострадали, и их содержимое, 0,4 мг пойманного солнечного ветра, ученые активно изучают в Хьюстоне.

Впрочем, сейчас NASA готовит третий проект, еще более грандиозный. Это будет космическая миссия Interstellar Probe. На этот раз космический корабль удалится на расстояние 200 а. е. от Земли (а. е. — расстояние от Земли до Солнца). Этот корабль никогда не вернется, но весь будет «напичкан» самой разнообразной аппаратурой, в том числе — и для анализа образцов межзвездной пыли. Если все получится, межзвездные пылинки из глубокого космоса будут наконец пойманы, сфотографированы и проанализированы — автоматически, прямо на борту космического корабля.

Формирование молодых звезд

1. Гигантское галактическое молекулярное облако размером 100 парсек, массой 100 000 солнц, температурой 50 К, плотностью 10 2 частиц/см 3 . Внутри этого облака имеются крупномасштабные конденсации — диффузные газопылевые туманности (1—10 пк, 10 000 солнц, 20 К, 10 3 частиц/см 3) и мелкие конденсации — газопылевые туманности (до 1пк, 100—1 000 солнц, 20 К, 10 4 частиц/см 3). Внутри последних как раз и находятся сгусткиглобулы размером 0,1 пк, массой 1—10 солнц и плотностью 10 —10 6 частиц/см 3 , где формируются новые звезды

2. Рождение звезды внутри газопылевого облака

3. Новая звезда своим излучением и звездным ветром разгоняет от себя окружающий газ

4. Молодая звезда выходит в чистый и свободный от газа и пыли космос, отодвинув породившую ее туманность

Этапы «эмбрионального» развития звезды, по массе равной Солнцу

5. Зарождение гравитационно-неустойчивого облака размером 2 000 000 солнц, с температурой около 15 К и исходной плотностью 10 -19 г/см 3

6. Через несколько сотен тысяч лет у этого облака образуется ядро с температурой около 200 К и размером 100 солнц, масса его пока равна только 0,05 от солнечной

7. На этой стадии ядро с температурой до 2 000 К резко сжимается из-за ионизации водорода и одновременно разогревается до 20 000 К, скорость падения вещества на растущую звезду достигает 100 км/с

8. Протозвезда размером с два солнца с температурой в центре 2x10 5 К, а на поверхности — 3x10 3 К

9. Последний этап предэволюции звезды — медленное сжатие, в процессе которого выгорают изотопы лития и бериллия. Только после повышения температуры до 6x10 6 К в недрах звезды запускаются термоядерные реакции синтеза гелия из водорода. Общая продолжительность цикла зарождения звезды типа нашего Солнца составляет 50 млн. лет, после чего такая звезда может спокойно гореть миллиарды лет

Ольга Максименко, кандидат химических наук