Станислав Зигуненко
Угроза из космоса. Метеориты в истории человечества
Солирует электромагнитное поле
Но какова тогда природа явления? На этот счет поначалу были лишь общие соображения. Толчок к поискам научного объяснения дали события в Австралии: 7 апреля 1978 года над густонаселенными районами ее восточного побережья пролетел ярчайший болид, который наблюдали сотни людей. Десятки из них слышали звуки, раздававшиеся одновременно с полетом тела. Астроном Колин Кэй собрал и обработал все свидетельства. Многие очевидцы даже заявили, что сначала услышали звуки и лишь потом увидели болид.
Тогда Колин Кэй провел любопытные опыты. Он сажал людей в электрофонную камеру. И создавал в ней переменное электрическое поле со звуковой частотой. И что же? Люди слышали такие же звуки, как при полете болидов. Причем те, у кого были длинные волосы или очки с металлической оправой, слышали звуки лучше.
Можно было объяснить это явление тем, что наша ушная раковина, а также предметы, находящиеся вблизи, способны превращать электромагнитные колебания в звуки. Но откуда берутся эти самые колебания в природе?
Давно известно, что следы метеоров, даже самых слабых, не видимых невооруженным глазом, отражают метровые радиоволны. Поэтому метеоры вот уже полвека изучают с помощью радиолокации. Но, может быть, метеоры не только отражают, но и сами испускают радиоволны?
Собственное радиоизлучение метеоров регистрировали ашхабадские астрономы под руководством И. Астаповича еще в конце 40-х годов прошлого столетия. Полярный моряк Ю. Хлюстов следил в течение четырех лет за совпадениями так называемых «радиосвистов» в приемнике с полетом ярких метеоров. Но сейчас стало трудно наблюдать подобные явления: во много раз возросли число и интенсивность помех – человек буквально заполонил эфир.
Анализируя возможность возникновения радиоволн в метеорном следе, можно прийти к такому заключению. В этом следе может происходить турбулизация, то есть возникают завихрения воздуха. Если проводимость следа достаточно велика, то вихри будут «запутывать» и силовые линии магнитного поля Земли. И в следе болида оно усилится в тысячи раз. Затем это поле начнет распадаться, отдавая свою энергию.
Примерно тысячная ее доля перейдет в радиоволны, которые полетят к Земле со скоростью света. И если даже ничтожная доля их энергии превратится в звук, мы услышим слабый шорох или свист.
Это объяснение было опубликовано в научной печати, доложено на нескольких научных конференциях. Серьезных возражений не последовало. Но работа еще не окончена. Надо осуществить прямую инструментальную регистрацию радиоволн и звуков «поющих» болидов. И тогда последние сомнения скептиков отпадут.
Громкоговорители природы
Пока суд да дело, Колин Кэй выяснил, что упоминание о мелодичных гостях с неба есть даже в Библии. Иными словами, таинственные «песнопения» известны уж не одну тысячу лет.
Но как приблизиться к разгадке их природы, доказать ранее выдвинутые гипотезы? И Кэй в конце концов решил призвать на помощь… падающие с неба искусственные спутники Земли.
Он давно подозревал, что световой поток, исходящий от хвоста метеора, должно сопровождать невидимое электромагнитное излучение, или радиоволны очень низкой частоты (ОНЧ), то есть от 10 до 30 килогерц.
Распространяясь с той же скоростью, что и свет, они достигают наблюдателя, как только сам метеорит попадает в поле его зрения. Но вот проблема: человек не слышит радиоволны. Единственный способ заставить их звучать – воспользоваться приемником. Или хотя бы устройством, которое работает как громкоговоритель, – преобразует электромагнитные колебания в акустические.
После нескольких экспериментов в звуконепроницаемой камере Кэй обнаружил, что преобразователем действительно может стать буквально любой предмет – будь то алюминиевая фольга, тонкие провода, елочные иголки и даже сухие вьющиеся волосы. Все они начинают «принимать» радиоволны.
Электромагнитные колебания очень низкой частоты индуцируют, к примеру, в волосах незначительные заряды, которые заставляют их вибрировать в такт. В результате предмет начинает действовать подобно мембране громкоговорителя. Даже очки, как выяснил ученый, могут слегка вибрировать. А поскольку их опорой служат черепные кости, вероятность «услышать» ОНЧ-волны возрастает.
Эффект преобразования радиоволн объясняет, почему одни свидетели падения «австралийского» болида слышали звуки, а другие не слышали почти ничего. Просто первые стояли рядом с «громкоговорителями» – елками или соснами. Кстати, по этой же причине никому еще не удалось записать эти звуки. Ученые размещали микрофоны подальше от любого потенциального источника интерференции – деревьев или электрических проводов. Но если поблизости нет ни одного преобразователя, метеор пролетит по-тихому.
Другой вопрос: каким образом небесные гости генерируют ОНЧ-волны? «Я уж совсем было отчаялся, пока не решился вплотную заняться турбулентностью», – рассказывал Кэй.
Он, очевидно, не знал о работах Астаповича и его коллег, а потому вспомнил о теории, предложенной английским физиком Фредом Хойлом. Тот в свое время воспользовался турбулентной плазмой для объяснения природы солнечных пятен. Вероятно, заключил Кэй, ОНЧ-волны порождает взаимодействие магнитного поля Земли и плазмы в хвосте метеора.
Врезаясь в плотные слои атмосферы Земли, метеор ионизирует вокруг себя воздух. И оставляет за собой плазменный хвост, который в нескольких метрах позади метеора начинает завихряться. Поскольку плазма есть не что иное, как смесь ионов и электронов, она может улавливать, удерживать и завихрить магнитное поле Земли.
«Плазма закручивается так быстро, что магнитное поле не в состоянии вырваться наружу. Вдобавок оно перемешивается и становится похожим на спагетти», – поясняет Кэй.
Пока метеор несется по небу, плазма, которую он оставляет позади, остывает. А находящиеся в ней электроны и ионы начинают воссоединяться и терять электрический заряд, который мог бы удержать линии магнитного поля в едином пучке. Они распутываются и начинают вибрировать подобно скрипичной струне.
«Голоса умерших соплеменников»
Этот «электрофонный» шум, кстати, объясняет и еще одно природное явление: вздохи, издаваемые северным и южным сияниями. Давно известно, что появление цветного занавеса, наблюдаемого в небе в районах магнитных полюсов Земли, довольно часто сопровождают странные звуки. А у некоторых народов Севера они даже ассоциируются с «голосами душ умерших соплеменников».
Сияния возникают по мере того, как магнитное поле Земли улавливает заряженные частицы, переносимые солнечным ветром. Они выстраиваются вдоль линий поля и устремляются вниз, в направлении магнитного полюса. На своем пути частицы ударяются о верхний слой атмосферы, ионизируя молекулы кислорода и водорода. В результате возникают красное и зеленое свечения.
Во время этих электрических «бурь» ученые регистрируют необычайно высокий уровень электрических полей. Многие думали, что именно эти поля и объясняют шумы сияний. Они, дескать, вызывают так называемый кистевой электрический разряд. Он пробивает атмосферу, когда под действием электрических полей в предметах, находящихся на Земле, наводится градиент электрического потенциала. И если эти предметы имеют заостренные части, будь то кончики листьев или иглы сосен, на них может возникнуть электрический разряд, который на слух люди воспринимают как потрескивание или своеобразный шепот.
И все же Кэй полагает, что электрические поля редко бывают настолько сильными, чтобы вызвать кистевой разряд. У шепота сияний должна быть другая причина. Он уверен, что, как и в случае с шумами метеоров, звуки, издаваемые сияниями, генерируются ОНЧ-волнами. Причем функции приемников-преобразователей в этом случае могут выполнять опять же волосы. По-видимому, эти волны генерируют присутствующие в солнечном ветре ионы и электроны, которые под действием магнитного поля Земли начинают совершать колебания.
Всему виною электроны?
Итак, модель Кэя может объяснить природу звуков, издаваемых крупными метеорами и полярными сияниями. Однако в случае с малыми космическими объектами она не столь безупречна. В ноябре 1998 года астрономы со всего света съехались в Монголию, чтобы наблюдать довольно редкое явление – крупнейший метеорный поток Леониды. В течение двух ночей они зарегистрировали столько метеоров, сколько не увидеть и за четыре года в обычных условиях. За время наблюдений кое-кто расслышал и электрофонные «голоса» метеоров. А один «хлопок» даже удалось записать на пленку.
Все записи метеоров, сделанные ранее, содержали временную задержку между зрительным контактом и звуковым сигналом, похожим на помехи. Однако в данном конкретном случае ученым из Хорватии, сделавшим запись, удалось доказать, что ОНЧ-сигнал, регистрируемый радиоприемником, практически совпадает по времени со звуком, который улавливали микрофоны, и изображением, записанным на видео. Разница, во всяком случае, не превышала сотой доли секунды. Согласитесь, это более чем достаточно, чтобы отмести все обвинения в некорректности эксперимента.
Тем не менее, если верить теории Кэя, то шума не должно было быть вообще. Леониды – небольшие объекты, состоящие из пористого и хрупкого вещества. Масса – с горошину. И сгорают они задолго до того, как войдут в нижние слои атмосферы.
А ведь именно там, благодаря турбулентности плазмы метеорного хвоста, генерируются ОНЧ-волны. Выходит, что только гигантские метеоры, диаметром не менее одного метра, имеют шансы произвести электрофонный эффект.
«Яркость такого метеора должна быть весьма значительной, что никак не соответствует реальным наблюдениям, – полагает Дежан Винкович, астрофизик из Университета штата Кентукки, который сам вел наблюдения в Монголии. – Кроме того, Леониды издают короткие хлопки или щелчки. А по теории Кэя они должны продолжительно шипеть».
Разгадать загадку попытался Мартин Бич, астроном из Университета Регины (Канада). Он изучал шумы Леонид на протяжении последнего десятилетия и не так давно опубликовал статью, в которой дал объяснение странным хлопкам.
В модели, которую он разработал со своим коллегой Луиджи Фоскини, электромагнитный сигнал образуется внезапно, когда быстрый и легкий метеор разрывается на кусочки. Когда это происходит, поясняет Бич, ударная волна накрывает плазменный хвост. В плазме электроны и ионы имеют различную массу. Ударная волна относит более легкие электроны от медленных ионов.
«В результате отделения отрицательно заряженных электронов от положительных ионов образуется пространственный заряд, – объясняет Бич. – Такое положение не может быть стабильным, и заряды сразу возвращаются в исходное состояние. Электрическое поле существует непродолжительное время, однако успевает испустить ОНЧ-импульс, который, достигнув Земли, генерирует звук точно так же, как и сигнал от крупных метеоров…»
Кэй тем временем нашел связь между электрофонными болидами и… атомной бомбой. «По сути, ядерный взрыв – это быстро расширяющаяся плазма, которая сотрясает магнитное поле Земли, благодаря чему генерирует импульс электромагнитного излучения», – объясняет он.
Другие исследователи допускают, что и в том, и другом случае физические процессы могут быть схожими. «Однако, если эффект от атомного взрыва вполне объясним, то в случае с метеорами такой энергии просто взяться неоткуда», – говорят они.
Выходит, нужно признать, что, несмотря на очевидный прогресс, единой теории, которая объясняла бы все эти явления, все еще не существует. Исследователям не хватает данных для продолжения своих изысканий.
Электрофонный эффект
Чтобы собрать побольше сведений, Мартин Бич установил на территории Университета Регины видеокамеры и микрофоны, которые держат под пристальным контролем все небо. «Дальнейший успех будет зависеть от того, сможем ли мы получить надежные данные», – говорит он.
Винкович тоже не сидит сложа руки. В 2000 году ученый организовал глобальный форум под названием Global Electrophonic Fireball Survey для того, чтобы собрать максимум сведений о метеорных шумах со всего мира. Сейчас в его базе данных есть информация о десятках различных случаев. И теперь он рассчитывает подключить различные группы энтузиастов к исследованиям шумов.
А еще он всерьез рассчитывает на помощь искусственных метеоров. Ученый сообразил, что для этого нужно наблюдать за искусственными спутниками Земли, сгорающими в атмосфере. Они должны вести себя подобно метеорам. Удобство же наблюдений в том, что заранее известны не только размеры объекта, его материал, но и время, когда тот или иной спутник начнет падать.
Подобного добра в космосе хватает. В марте 2001 года, например, свели с орбиты станцию «Мир». И при ее падении были зафиксированы какие-то шумы. Кроме этого существуют неподтвержденные данные, что при возвращении на Землю американские «челноки» тоже издают электрофонное потрескивание.
Колин Кэй, в свою очередь, уверен в истинности собственного объяснения электрофонического эффекта. «Думаю, что я открыл новое направление в науке», – гордо заявляет он.
Впрочем, оба ученых соглашаются, что их исследования не позволяют воссоздать полную картину электрофонного эффекта, сообщает журнал «New Scientist». Теория турбулентности плазмы Колина Кэя хорошо работает применительно к крупным метеорам. Модель же взрывов Мартина Бича объясняет эффект звучания легких тел.
Однако существуют сообщения очевидцев, которые ни та, ни другая теория самостоятельно объяснить не в состоянии. Вероятно, истина, как всегда, лежит посередине. Допустим, метеор из потока Леонид разрушается постепенно, а не разрывается на части мгновенно, что для него более типично. В этом случае эффект повторяющихся взрывов может иметь сходство с продолжительным звучанием, которое описывает модель Кэя.
Нашествие пришельцев
Суперболиды оставляют следы
История небесных камней на этом вовсе не заканчивается. Самые крупные из них называют теперь болидами и даже суперболидами. «По пути движения болида на небе остается след в виде дымной полосы, который из прямолинейного под влиянием воздушных течений довольно часто принимает зигзагообразную форму», – сухо констатирует энциклопедия. А потом добавляет, что ночью болид освещает местность на сотни километров вокруг. Когда же он упадет на землю, раздаются похожие на взрывы удары, вызываемые ударными волнами, которые иногда вызывают «значительное сотрясение грунта и зданий».
Обычный метеор на ночном небе возникает внезапно, быстро движется и выглядит как звезда, поэтому раньше метеоры называли «падающими звездами». Крупные метеоры, блеск которых превосходит блеск звезд, называются болидами, а очень яркие (и более редкие) болиды – суперболидами.
Остатки метеорных тел, порождающих суперболиды, могут выпадать на поверхность Земли в виде метеоритов. Падение очень крупных тел приводит к образованию кратеров.
Так пишут в своей статье о суперболидах доктор физико-математических наук, профессор, заведующий лабораторией Института динамики геосфер РАН Иван Васильевич Немчинов и кандидат физико-математических наук, научный сотрудник того же института Ольга Петровна Попова.
Далее они указывают, что после падения таких небесных тел на поверхности Земли, как правило, образуются кратеры. Хорошо известны кратеры на Луне. А вот на нашей планете они заметны куда меньше. Во-первых, атмосфера защищает поверхность Земли от падения не слишком крупных тел, во-вторых, большая часть Земли покрыта морями и океанами, которые скрывают следы падения на своем дне. Наконец, в-третьих, на суше кратеры, особенно мелкие, быстро разрушаются из-за эрозии, а также зарастают деревьями и кустарниками.
Тем не менее на сегодняшний день обнаружено около 120 крупных кратеров диаметром от 1 до 100 км. Большинство из них расположено в геологически стабильных районах Северной Америки, Европы и Австралии.
Кратер Метеор в Аризоне диаметром 1,2 км и глубиной 120 м стал первым, про который ученые точно сказали, что он образовался в результате падения железного метеорита. А в 1920 году были найдены и его осколки.
Самый же крупный цельный метеорит был найден в 1920 году в Юго-Западной Африке. Его назвали Гоба по имени ближайшего к месту находки населенного пункта. А когда до него докопались и обмерили, то оказалось, что в нем около 60 т почти чистого железа!
Не при, тогда уцелеешь…
При полете через атмосферу метеорные тела, как правило, разрушаются. Так, на редкой видеозаписи болида Пикскилл можно увидеть до 70 фрагментов одновременно.
Разрушение происходит из-за того, что летящий на большой скорости метеорит (а она составляет десятки километров в секунду) словно бы натыкается грудью на довольно плотную преграду, какой является наша атмосфера. При торможении о воздух космическое тело сильно нагревается и может разрушиться на несколько крупных фрагментов, которые летят затем по отдельности. А может и раздробиться на облако мелких осколков, объединенных ударной волной и летящих как одно целое. Это облако затем быстро расширяется и тормозится во время полета, вызывая яркую вспышку излучения.
Интересно, что разрушение крупных метеорных тел происходит легче, чем мелких. Чем больше тело, тем больше в нем дефектов, возникших еще при образовании самого метеороида (так называется метеор, еще летящий в космосе) из родительского тела (астероида, планеты, Луны). Лишь некоторые осколки могут достичь Земли, большая же их часть сгорает в атмосфере.
Следует, однако, иметь в виду, что достигать поверхности могут иной раз и огромные метеорные тела (например, комета радиусом 100 м) при вертикальном вхождении в атмосферу.
Традиционный научный подход к описанию метеорных явлений сводится к решению системы уравнений, в которой учитывают торможение небесного тела, его разрушение и интенсивность излучения в зависимости от высоты. Так, в Институте динамики геосфер РАН была разработана модель разрушения и свечения метеорного тела, в которой учитывается как излучение паров вещества, так и ударной волны, возникающей перед телом. С помощью таких теоретических моделей и методик удалось, в частности, воспроизвести общую картину полета и разрушения Сихотэ-Алинского метеороида.
И вот что в итоге выяснилось…
Следствие в горах Сихотэ-Алиня
Утром, в 10.40 по местному времени, 12 февраля 1947 года по небу над отрогами Сихотэ-Алиня пронесся очень яркий болид. Вызвавший его метеороид разрушился во время полета и упал в тайге в виде железного дождя.
Три дня спустя летчики, облетая тайгу, увидели место падения, и им показалось, что это место подверглось бомбардировке. Через месяц сюда добралась группа геологов, которые описали более 30 кратеров диаметром от 7 до 28 м и глубиной до 6 м. Комитет по метеоритам отправил на место события полноценную экспедицию под руководством академика В. Г. Фесенкова всего два месяца спустя. Эта экспедиция и несколько последующих собрали около 27 т метеоритного вещества и опросили более 200 очевидцев.
Собранный уникальный научный материал используется до сих пор, в том числе и для оценки осознанной лишь недавно астероидной опасности. Показания очевидцев позволили астроному Н. Б. Дивари сделать ряд очень интересных выводов. Так, удалось определить направление и угол наклона траектории метеорита, оценить вероятные высоты, на которых произошло разрушение, а также размеры болида и следа.
Метеороид вошел в атмосферу с северо-северо-востока (азимут -14°) под углом примерно 43° к поверхности Земли. По словам очевидцев, он был очень ярким, «ярче Солнца», «резал глаза». Словом, выглядел так, «как будто кусок Солнца отломился и падал на Землю». Большинство свидетелей также показали, что он разрушался во время одной-двух взрывных вспышек. Какое-то время все фрагменты летели как одно целое («один большой кусок… и возле него много маленьких, сверкающих, как звездочки»). Но в конце траектории падающий метеороид состоял из отдельных фрагментов и за каждым из них тянулся дымный след («казалось, будто из чего-то поливают», «по форме напоминал метлу»).
Информация, собранная по рассказам очевидцев, и анализ кратерного поля позволили оценить скорость исходного метеороида, определить его орбиту и высказать суждение о его происхождении, а также подсчитать его энергию разрушения. Исследователи оценили ее (12–42) х 106 мДж, что вполне сравнимо с энергией ядерного заряда. Болид был довольно прочным телом, имел начальную скорость 12–15 км/с, массу 200–400 т, а его разрушение, вероятно, происходило в два этапа: на высотах 22–28 и 10–16 км. Эти оценки удовлетворительно согласуются с числом и диаметрами наибольших из образовавшихся кратеров, а также с размером поля рассеяния.
Падение метеороида произошло ясным зимним днем. Однако в некоторых местах, по свидетельству очевидцев, в процессе падения перемещались тени. Это свидетельствует о большей интенсивности света от болида, нежели от Солнца. Это свидетельствует, в частности, и о том, что лишь около 1–3 % начальной энергии метеороида выделилось при ударе о Землю – основная часть была передана атмосфере.
«Таким образом, атмосфера защищает Землю даже от таких крупных тел, как Сихотэ-Алинский метеороид, – пишут И. В. Немчинов и О. П. Попова. – Но сумеет ли она уменьшить разрушительное действие еще более крупных тел, которые могут представить опасность, даже если не долетят до поверхности Земли? Метеорное тело, вызвавшее Тунгусское событие, разрушилось в воздухе, но ударная волна от взрыва вызвала полегание леса на большой территории. Если бы падение произошло над крупным городом, например над Москвой, Нью-Йорком или Лондоном, оно с неизбежностью вызвало бы разрушения и человеческие жертвы…»
Впрочем, о Тунгусском феномене мы с вами еще поговорим отдельно. А пока вот еще одно известие на эту тему.
В ночь на 25 сентября 2002 года жители таежного поселка Мама и города Бодайбо, что в Иркутской области, стали свидетелями странного происшествия. Сначала высоко в темном небе как будто взорвалась ракета. После этого в течение двух часов по небосводу словно бы расплескалось некое зарево.
Однако сейсмографы не зафиксировали каких-либо колебаний земной коры, что обычно бывает вследствие падения на нее тяжелых обломков. Да и окрестные ракетчики побожились, что никаких запусков, а тем более аварий у них не было.
И тогда странным случаем занялись сотрудники Института солнечно-земной физики Сибирского отделения РАН. По словам директора института Гелия Жеребцова, скорее всего, в 64 км от Бодайбо и в 30 км от поселка Мама очевидцы наблюдали некое небесное тело, аналогичное тому, что летом 1908 года нарушило спокойствие обитателей тайги в районе реки Подкаменная Тунгуска.
Некоторые тогда полагали, что над тайгой взорвался инопланетный космический корабль. Нечто подобное предполагают и ныне. «Нас предупредили», – считает местный охотник Николай Переверзев. И добавляет, что те, кто пытался приблизиться к той сопке, на которую грохнулся загадочный снаряд, видели такое, что о том лучше не рассказывать…
Слухи, впрочем, ходят разные. Кто-то, вроде, видел загадочное голубоватое свечение, а кто-то даже «черных людей», которые бродили по тайге, а когда их окликали, проходили сквозь дерево и исчезали. А кто-то даже ощутил такой «неземной ужас», что долго не мог сдвинуться с места.
Ученые в россказни о пришельцах верить не торопятся. Обещают сначала разобраться в происшествии досконально…
