Автоматические межпланетные станции и искусственные спутники Земли измеряли также плотность космической пыли на больших расстояниях от Земли. Ее свойства можно изучать также по тому, как она рассеивает свет Солнца, повышая яркость дневного неба. Пока размеры и концентрация космических пылинок мало изучены. Возможно, что Земля в целом и ее атмосфера тормозят движение космических пылинок и некоторые из них захватываются в плен. Часть этих пылинок, возможно, образовалась при взрывах, сопровождающих падение метеоритов на Луну.

Итак, в межпланетном пространстве носятся раз личные газовые частицы, молекулы и атомы. Кроме того, там носятся крупные камни-метеориты, более мелкие метеорные тела вплоть до космических пылинок. Но и это еще не все. Там странствуют и электрически заряженные частицы - протоны и электроны, также имеющие весьма разнообразные свойства. Под этими свойствами я подразумеваю различия в их кинетической энергии.

Самым замечательным открытием было, однако, открытие радиационных поясов Земли.

С помощью аппаратуры, установленной на искусственных спутниках и межпланетных станциях, было обнаружено существование вокруг Земли сильно сплющенного «облака» электрически заряженных частиц. Оно располагается вблизи плоскости магнитного экватора Земли. Внутри «облака» есть кольцевые зоны - пояса с повышенной концентрацией частиц в единице объема. Эта электрическая земная «корона» простирается до восьми земных радиусов (до 50 000 км). Во внутреннем поясе наибольшая концентрация частиц достигается на высотах около 10 000 км. Эти частиць^в основном являются протонами. Внешний пояс шире и содержит электроны с энергией движения до 100 000 электронвольт.

Рис. 31. Магнитосфера Земли и радиационные пояса

Внутренний пояс образуется в результате разрушения атомов нашей атмосферы при ее бомбардировке космическими лучами. Космические лучи состоят из частиц, движущихся со скоростями, приближающимися к скорости света. Поэтому они обладают огромной разрушительной и проницающей силой. Приходят они к нам от Солнца и из далеких областей Космоса. Причина их возникновения окончательно еще не выяснена. Части распавшихся атомов атмосферы электрически заряжены и начинают двигаться в магнитном поле Земли вдоль его силовых линий. Магнитное поле Земли является ловушкой для таких частиц, и в ней они накапливаются.

Происхождение внешнего радиационного пояса, открытого советскими учеными при полете третьего спутника, пока еще не ясно. Какой-то околоземный

ускоритель частиц разгоняет их и действует усиленно, когда Земля попадает в корпускулярный поток, по временам срывающийся с поверхности Солнца.

Радиационные пояса представляют (помимо громадного научного интереса) опасность для космонавтов. Изучение структуры и поведения радиационных поясов имеет практическое значение для развития космонавтики.

Изучение природы планет и Луны

Планеты - далекие земли, братья (если хотите, сестры) родной нам планеты - нашей Земли. Эти далекие земли - все же ближайшие к нам небесные тела в бесконечной Вселенной. В телескоп мы видим даже их диски и, например, Юпитер при увеличении всего около 50 раз виден таким, какой Луна кажется невооруженному глазу. Тем не менее, много загадок, не решенных поныне, хранит каждая из планет и, увы, знаем мы о них меньше чем о многих неизмеримо более далеких звездах. Спектр планет, отражающих свет Солнца и не имеющих своего света, почти тот же, что спектр Солнца. Это «почти» и дало нам то существенно новое, что прибавилось к науке о природе планет за последние десятилетия. Еще больше нового принесли радионаблюдения планет и Луны и посылка к ним автоматических межпланетных станций.

Много времени прошло, прежде чем астрономы убедились в том, что поверхности многих планет они не видят, а видят в телескоп лишь вечно изменчивые облака, окутывающие и скрывающие от нас эти поверхности. Так обстоит дело с Венерой, Юпитером, Сатурном, Ураном и Нептуном. Наличие облаков говорит, правда, о существовании мощных атмосфер у этих планет, особенно у четырех последних, но ничего не прибавляет к нашему знанию о том, как выглядят их поверхности. Облака эти, как паранджи персиянок, скрывают от нас лицо многих планет.

В области изучения планет явилась возможность измерить их температуру с помощью термоэлементов и других приборов, а также из наблюдений их радио-излучения. Эти температуры относятся к видимой поверхности планет, т. е. в одних случаях к самой поверхности, а в других - лишь к определенным слоям их атмосферы. Данные о температуре планет в некоторых случаях в значительной степени заставили нас пересмотреть прежние взгляды на их физическую природу. Атмосфера играет большую роль в температурных условиях на планете. Плохо планете, у которой нет подобного атмосферного «плаща»!

На Земле днем облака и сам воздух предохраняют почву от чрезмерного нагревания, а ночью препятствуют отдаче накопленного тепла в мировое пространство. Температура дня и ночи при этом несколько выравнивается. Ясно также, что выравниванию температуры на поверхности способствует вращение планеты вокруг оси по отношению к Солнцу и тем сильнее, чем это вращение быстрее.

Спектральный анализ не может нам дать о планетах столько сведений, сколько он их дает о звездах, потому что планеты светят отраженным светом Солнца. Однако было бы неверно думать, что он вообще не может ничем нам помочь при изучении планет. Уже давно догадались, ^то, определяя из спектра по принципу Доплера скорость относительно нас двух противоположных краев планеты, можно узнать период вращения планеты вокруг своей оси. Так были окончательно установлены периоды вращения вокруг оси Урана и Нептуна.

Распределение энергии в непрерывном спектре планеты не является точной копией такового в спектре Солнца. Если планета, как часто, но неточно говорят, лишь отражает свет Солнца подобно зеркалу, то мы скажем, что это зеркало - кривое. В самом деле, распределение энергии в спектре планеты не то, что в спектре Солнца, поскольку поверхность всякой планеты, как и всякого вещества, - не идеальное зеркало, не идеально белая поверхность и поэтому не одинаково отражает лучи разной длины волны. Вообще говоря, поверхности красного цвета лучше всего отражают красные лучи; в спектре света, отраженного ими, красная часть спектра по сравнению с аетальными будет поэтому ярче, чем в спектре источника света, освещающего эти вещества. Именно эта большая яркость красных лучей в их спектре и придает им красный цвет.

Как давно известно, газы состоят из молекул, хаотически движущихся со всевозможными скоростями. Средняя их скорость зависит от массы молекул и от температуры газа. Средняя скорость тем больше, чем меньше масса молекул и чем больше температура. С другой стороны, при достижении газовой частицей некоторой предельной, или критической скорости планета уже не способна удержать ее возле себя и не дать ей унестись в безвоздушное межпланетное пространство. Зная силу тяжести на поверхности планеты (растущую с массой планеты и быстро убывающую с увеличением ее диаметра), можно вычислить эту критическую скорость. Для Земли она составляет 11,2 км/сек, для Луны - 2,4 км/сек и т. д. Было подсчитано, с какой скоростью рассеивается атмосфера каждой планеты, и оказалось, что если бы у Луны и Меркурия когда-то были плотные атмосферы, то они должны были очень быстро рассеяться. Это объясняет, почему у этих небесных тел мы не наблюдаем атмосферы в настоящее время. Молекулы их атмосфер давно покинули своих слабосильных хозяев - Луну и Меркурий (С помощью приборов на космических аппаратах установлено, что на Меркурии и Луне есть следы слабой атмосферы, однако, такие «атмосферы» настолько разрежены, что не идут ни в какое сравнение с хорошо ощутимой атмосферой Земли)). У нашей прекрасной соседки Венеры существование атмосферы, почти такой же плотной, как у Земли, было впервые установлено из наблюдений гениальным русским ученым М. В. Ломоносовым в 1761 г. У Марса, по теории и в соответствии с наблюдениями, атмосфера должна быть разреженнее земной.