Наши космические пути

Радиолокация Венеры, которая привела к существенному уточнению значения астрономической единицы и впервые с надежностью определила основные характеристики вращения Венеры, является выдающимся достижением советской науки.

 МЫ СЛУШАЕМ ГОЛОС ВСЕЛЕННОЙ

В. ГИНЗБУРГ, член-корреспондент Академии наук СССР

Неспециалисты вспоминают о космических лучах тогда, когда заходит речь об опасностях, поджидающих отважных астронавтов. Часто в популярных книжках пишут, что ими, этими «злыми духами» Вселенной, пронизаны «черные, холодные и мрачные» межзвездные пространства. Безусловно, космические лучи могут оказаться опасными для будущего космического путешественника. Но не потому с таким захватывающим интересом изучают их ученые всех стран мира. Космические лучи — это один из самых мощных способов познания Вселенной и ее законов. И кто знает, может быть, между космическими лучами и развитием звездных систем, а также развитием жизни на нашей планете существует гораздо более тесная связь, чем это принято считать.

Космические лучи, открытые еще в начале XX века, долгое время оставались научной загадкой. Вначале они служили, главным образом, первоклассной «природной лабораторией», где можно было наблюдать взаимодействие частиц при огромных энергиях. Именно в космических лучах были впервые обнаружены мезоны и целый ряд других неустойчивых частиц.

Сейчас, когда построены мощные ускорители, интерес к космическим лучам как к естественной лаборатории атомной физики несколько уменьшился. Запуск спутников Земли и серьезные успехи радиоастрономии делают вопрос о космических лучах одной из передовых научных проблем, но теперь уже — в астрофизическом аспекте.

Необходимо заметить, что те лучи, которые попадают на поверхность Земли, к нашим приборам, — это только «хвосты» космических лучей, их вторичные продукты, образовавшиеся при прохождении через толстый слой атмосферы. «Чистые», так называемые первичные лучи — это поток заряженных частиц большой энергии, приходящих на границу земной атмосферы из межзвездного пространства. До сравнительно недавнего времени сведения о первичных лучах даже у границ земной поверхности, не говоря уже о солнечной системе и межзвездной среде, полностью отсутствовали. Изучение первичного потока началось с помощью шаров-зондов. В последние же годы спутники и космические корабли в буквальном смысле слова открыли новые горизонты в исследовании первичных лучей.

Что ж такое космические лучи? Из чего они состоят?

Научные открытия последнего десятилетия позволяют уже с достаточной уверенностью говорить о химическом составе первичных космических лучей. Большую их часть составляют протоны ядра атомов водорода. Кроме них, в первичном потоке присутствуют также и более тяжелые частицы — ядра гелия, углерода, кислорода, кремния, железа и др. Важно, что космические лучи относительно богаты ядрами тяжелых элементов. Чрезвычайно редко встречаются в природе литий, бериллий и бор. В космических же лучах их сравнительно много. Очевидно, в межзвездном пространстве тяжелые ядра, летящие с большой скоростью, сталкиваются с атомами межзвездного газа, и литий, бериллий и бор — это осколки, результаты ядерных расщеплений.

Таким образом, уже химический состав космических лучей свидетельствует о том, что источники их излучения расположены где-то очень далеко: ведь космические лучи должны промчаться через огромные пространства, прежде чем в их составе образуются ядра упомянутых легких элементов. Ясно также, что в источниках космические лучи состоят в основном из тяжелых ядер.

Установлено, что число частиц в первичном космическом потоке резко уменьшается с ростом их энергии. Так, на квадратный метр частиц с энергией, превышающей миллиард электроновольт, падает около 5000 штук в секунду. А на один квадратный метр атмосферы частица с кинетической энергией в миллиард миллиардов электроновольт попадает примерно только раз в тридцать тысяч лет. На первый взгляд кажете я, что такое редкое событие наблюдать невозможно. Но дело в том, что даже одна частица огромной энергии, попадая в атмосферу, создает в ней целый «ливень» из заряженных частиц. Такие «широкие атмосферные ливни» достигают Земли, охватывая большие пространства. Если на площади в 10 квадратных километров расставить счетчики для регистрации «ливня», то их можно будет наблюдать каждый день. Как видите, даже чрезвычайная редкость появления частиц не мешает их изучению. А изучать их необходимо, так как неизвестно, когда физики научатся получать у себя в лаборатории частицы с такими гигантскими энергиями.