К слову сказать, после полета в космос Е. Хрунов особо «пристрастился» именно к этой работе. Наблюдения и эксперименты, проделанные им на орбите, легли в основу его диссертации.
Наблюдения, проведенные космонавтами на борту космических кораблей «Союз-3», «Союз-5» и «Союз-9», позволили открыть новые свойства верхних слоев атмосферы. Когда космический корабль находится в тени Земли, при благоприятных условиях (если нет ураганов и циклонов) отчетливо видна черная линия края планеты, а над ней на высоте 80–100 километров однородный светящийся слой — венец пепельно-серого цвета с розовым оттенком. Слегка размытая граница этого слоя хорошо выделяется на черном фоне космоса.
Линия терминатора, которая делит видимую поверхность Земли на дневную и ночную — сумеречная область, — многообразием цветов напоминает радугу. Особенно интересное явление можно увидеть в переходной области между зонами цветного сумеречного ореола и ночного венца. Здесь появляется сильное свечение в виде желто-серых столбиков, идущих от нижней светлой полосы у горизонта, которая вдвое больше, чем высота венца. Сам венец как бы «разлохмачивается», и появляется впечатление, что с Земли направлены вверх мощные лучи прожекторов.
По мере того как Солнце поднимается над горизонтом, в определенный момент можно наблюдать зону цветного свечения в виде «усов». Они видны, правда, не более двух минут. В районе терминатора красочный ореол как бы отрывается от поверхности Земли и по касательной уходит в черное небо.
Открытие, о котором идет речь, стало итогом почти пятилетнего серьезного научного труда: наблюдений, экспериментов, анализа полученных данных. Красота космических зорь обернулась новым знанием. Насколько же оно важно? Нужно ли так тщательно исследовать результаты наблюдений космонавтов, хотя бы и весьма впечатляющие с эстетической точки зрения?
Во-первых, открытие ночного светящегося слоя в верхних слоях атмосферы Земли поможет космонавтам в самостоятельной навигации и ориентации пилотируемых кораблей на околоземных орбитах.
Во-вторых, светящиеся столбики в переходной зоне свидетельствуют о неоднородности слоев атмосферы в горизонтальном направлении. А это очень важный вывод принципиального характера. Он позволяет найти способ оценки состояния атмосферы, изменений ее состава, загрязненности, наконец, контроля идущих при этом процессов.
Наблюдение из космоса за атмосферой, ее оптическими свойствами превращается сегодня в часть работы по сохранению окружающей нас среды.
По солнечным ступенькам
Будущее атмосферы не может нас не беспокоить. Слишком быстро растут масштабы и размах человеческой деятельности, «перекраивающей» лик нашей планеты. Мы, люди, вмешиваемся в окружающий мир активно и властно. Что же сегодня происходит в окружающей нас среде, в частности в атмосфере, как «отвечает» она на это вторжение?
Прежде всего вспомним о кислороде. Его могучий источник — фотосинтез в земных растениях. Атмосфера содержит около 1 500 000 000 миллионов тонн кислорода. Через каждые две-три тысячи лет этот «живительный газ» полностью обновляется. Но ведь теперь мы сжигаем угля, нефти, горючего газа гораздо больше, чем раньше! За последние 15–20 лет нефти добыто больше, чем за всю предшествующую историю человечества. Эта нефть сгорает в топках электростанций, в двигателях автомобилей, тепловозов и кораблей. Сгорает, поглощая кислород воздуха. Образно говоря, нефть «поедает» кислород со всевозрастающим аппетитом. Не уменьшилось ли его количество в нашем столетии?
Оказывается, нет, не уменьшилось. По крайней мере, по сравнению с 1910 годом, когда начались систематические наблюдения за количеством кислорода. «Зеленые фабрики» — растения — работают, видимо, продуктивнее, чем раньше. Подсчитано, что если даже возрастут темпы добычи топлива, кислорода хватит на сотни тысяч лет. «Кислородный голод» планете не грозит. Зато с углекислым газом дело обстоит несколько иначе.
Углекислый газ в атмосфере Земли играет роль, сходную с той, что выполняют стекла в оранжерее. Он пропускает солнечный свет к поверхности Земли, но задерживает тепловое излучение планеты. Создается так называемый «тепличный», или «парниковый», эффект. За столетие количество углекислого газа в атмосфере возросло на несколько процентов. Его источники, напомню, — дыхание животных и растений, сжигание ископаемого топлива, вулканические газы и т. д. Накопление углекислого газа идет довольно быстро. По некоторым данным к 2000 году его будет уже на 20 процентов больше, чем сейчас. В масштабах планеты, как показывают расчеты, это приведет к общему повышению температуры в среднем на два градуса. Увы, пока ученые не знают, как отнесутся к такому повышению концентрации углекислого газа «зеленые фабрики» планеты. Если они «догадаются» увеличить свою производительность и станут интенсивнее поглощать углекислый газ, то все останется по-прежнему. А если таких резервов не окажется?
Большое влияние на климат Земли оказывает пыль в атмосфере. Ее рождают пустыни, площадь которых растет из-за уничтожения лесов, вулканические извержения, а кроме того, выбросы из фабричных и заводских труб, распыление удобрений и т. д. Между тем пыль — это преграда для солнечной радиации. Недаром некоторые ученые уверяют, что похолодание, отмечавшееся в последние десятилетия, произошло в результате увеличения количества пыли в атмосфере. Не все соглашаются с таким выводом, однако ни у кого не вызывает сомнений, что запыленность атмосферы — это главный фактор, способный изменить климат Земли, и притом очень резко. Загрязнение атмосферы — процесс опасный, и потому за ним надо тщательно следить. Тем более что пока неизвестно, каков тот предел запыленности атмосферы, за которым наступают пагубные «неприятности» с климатом.
«Не нужно драматизировать создавшееся положение, — считал академик А. Виноградов, — но усиление загрязнения атмосферы в ближайшие десятилетия угрожает прежде всего здоровью человека. Поэтому для оценки критических изменений в атмосфере совершенно необходимо организовать систематические наблюдения за состоянием атмосферы на всей планете. Те эксперименты, которые проводятся на орбитальных станциях „Салют“ по определению оптических свойств атмосферы, чрезвычайно важны. Они позволяют с высокой точностью выявлять запыленность атмосферы, контролировать процессы, которые идут в ней».
Какие же эксперименты имел в виду академик А. Виноградов? Между прочим, не в последнюю очередь те из них, что связаны с наблюдениями космических зорь. Когда Солнце всходит или заходит, его лучи пронизывают максимально возможную воздушную толщу вдоль земной поверхности. С помощью особых приборов — спектрометров в таком случае удается с высокой степенью точности определять содержание в атмосфере даже ничтожно малых примесей газов или аэрозолей. К тому же, по мере того как Солнце поднимается или опускается, оно просвечивает последовательно разные по высоте слои атмосферы — от нижних до самых высоких и наоборот. Значит, можно оценивать содержание тех или иных примесей в атмосфере в зависимости от высоты, то есть получать как бы высотный ее разрез.
Осуществить подобные эксперименты было делом далеко не простым. Космические восходы и закаты скоротечны. Успеть за считанные минуты точно навести приборы на Солнце нелегко, необходимо выполнить сложный маневр, правильно сориентировать станцию, привести в действие хитроумный оптический прибор КСС-2 — комплекс солнечных спектрометров. Впервые все это довелось проделать космонавтам А. Губареву и Г. Гречко на борту орбитальной станции «Салют-4». Второго февраля 1975 года на четырех витках космонавты восемь раз включали КСС-2. Каждые полторы секунды фиксировали они новый спектр. Записанные на магнитную ленту данные о 1200 спектрах были доставлены на Землю.
