VIVOS VOCO: Новости науки в журнале "Природа"

Эхо Большого взрыва
Хоровод вокруг черной дыры. Сурдин В.Г.
Ядро суперкометы выдает неизвестную планету?
Атмосферы планет разрушает солнечный ветер?
Индия: первый научный спутник
Состояние озоносферы в 2000 году
Графитовый «стручок», фуллереновый «горох»
SESAME нашел себе место
Спинтроника предлагает…
Морозоустойчивый дождевой червь
Три Сестры угрожают
Происхождение птиц: картина усложняется

Космология

Эхо Большого взрыва

Согласно принятой ныне гипотезе, через 300 тыс. лет после Большого взрыва Вселенная представляла собой сгусток плазмы, содрогавшийся от перепадов давления и вызванных ими звуковых волн. Расчеты космологов говорят, что эти звуковые волны генерировали колебания излучения плотности в плазме и поэтому ныне должны обнаруживаться в виде “зыби” в микроволновом фоновом излучении, которое приходит из космоса на Землю со всех сторон.

В 2000 г. был проведен эксперимент BOOMERANG: запущенный в высокие слои атмосферы баллон с приборами предназначался для регистрации микроволнового “шепота”, дошедшего до нас с эпохи молодой Вселенной. Результаты эксперимента не только подтвердили правильность акустической модели, но и показали, что в четырехмерном пространстве Вселенную можно считать плоской, причем полученная информация позволяла судить и о ее составе. Однако отсутствовали данные о реликтовом излучении, без которых указанные представления нельзя считать полными. Дело в том, что акустическая модель предусматривает существование также и мелкой “зыби” - относительно слабого и вторичного “волнения” с высокими пиками в микроволновой части спектра. Приборы на борту баллона отлично регистрировали основное “звучание”, но там, где надлежало “услышать” обертоны, была мертвая тишина. Между тем земные телескопы такой слабый “шепот” воспринимали. Отсутствие второго пика излучения означало вызов правильности модели.

Эта проблема разрешилась благодаря работам трех независимых исследовательских групп, изучающих реликтовое излучение. На конференции Американского физического общества (Вашингтон, май 2001 г.) сотрудники Университета штата Калифорния (Санта-Барбара) сообщили, что им удалось впервые наблюдать не только первый пик излучения, но и еще два меньших максимума - свидетельства акустических колебаний, унаследованных от молодой Вселенной. Представитель Чикагского университета Дж.Карлстрем (J.Carlstrom) доложил о первых результатах интерферометрических измерений с помощью телескопа, расположенного в Антарктиде: отчетливо наблюдались два пика и зафиксировано весьма вероятное присутствие третьего. Примерно о том же говорят результаты работы по проекту MAXIMA, также полученные с поднятого в высокие слои атмосферы баллона.

Таким образом, гипотезу, описывающую ближайшие последствия Большого взрыва, можно считать экспериментально подтвержденной. Ликвидировано и разногласие относительно того, какая часть Вселенной состоит из барионной материи, т.е. атомов, звезд, живого вещества. Нынешние измерения показывают, что всего около 4% массы Вселенной можно отнести к барионному типу. До сих пор называлась величина, близкая к 5%, а это довольно существенная разница.

Science. 2001. V.292. №5518. P.823 (США).

Астрофизика

Хоровод вокруг черной дыры

В ядрах многих галактик находятся сверхмассивные черные дыры, в миллионы и даже сотни миллионов раз массивнее Солнца. Эти загадочные объекты нельзя наблюдать непосредственно, ибо они проявляют себя только гигантским притяжением. Однако именно такое их свойство заставляет окружающие звезды с бешеной скоростью обращаться вокруг черной дыры, разрывает звезды на части и навсегда поглощает образующийся при этом газ. Падая в черную дыру, газ нагревается, и его излучение красноречиво говорит об удивительных процессах, происходящих в активных ядрах галактик.

Многое еще неясно в функционировании “центральной машины” галактического ядра, в частности, непонятно, как “питание подается к столу” черной дыры: ее “прожорливое брюшко” довольно быстро должно поедать соседние звезды и межзвездный газ; следовательно, должен существовать механизм, обеспечивающий доставку удаленного вещества в самый центр галактики. А это не так просто: чтобы звезда стала падать на черную дыру, требуется затормозить быстрое галактическое вращение звезды. Астрономы дебатируют относительно физических механизмов торможения вещества и его доставки к черной дыре. Одни из рассматриваемых эффектов действуют только на разреженный газ, другие - только на газ, собранный в массивные облака, третьи - на крупные скопления звезд. Чтобы выяснить, какой механизм эффективнее, требуется изучить движение вещества в самом центре галактического ядра, в области радиусом порядка 1000 св. лет вокруг черной дыры.

Детально исследовать эту область до сих пор не удавалось, поскольку в ядрах галактик много пылевых облаков, заслоняющих свет звезд. Преодолеть пылевой заслон смогли недавно астрономы (Emsellem E., Pecontal E. et al. ESO Press Release 18/01 14 August 2001) Европейской обсерватории в Чили с помощью инфракрасных приборов, смонтированных на восьмиметровом телескопе VLT/ANTU (Сурдин В.Г. Крестины восьмиметровых телескопов // Природа. 2000. №1. С.62-64). Инфракрасная спектральная камера ISAAC позволила изучить движение звезд в активных ядрах некоторых галактик (Он же. ISAAC исследует Вселенную // Там же. 1999. №9. С.43). Подтвердилось предположение астрономов о существовании вокруг черной дыры “ядерного” бара - эллипсоидальной динамической структуры, играющей роль столбовой дороги для вещества, питающего энергетический центр галактики.

Бар (см. рис.) в основном состоит из звезд - главных носителей массы в центральной области галактики. Существует целый класс спиральных галактик с баром (их еще называют пересеченными спиралями), у которых спиральные рукава выходят не из центра галактики, а из концов бара. Вращение бара создает пульсирующее гравитационное поле и, подобно “гравитационной метле”, сметает вещество галактического диска (в особенности - межзвездный газ) к своему центру. Накопившись там в достаточном количестве, это вещество может само сформировать небольшой, вторичный (“ядерный”) бар, который продолжит стягивать вещество к центру галактики. Так говорит теория. А что показывают наблюдения? Видна ли в галактиках с активным ядром “матрешка” из вложенных друг в друга баров?

Структурные компоненты активной галактики с двойным баром
(ESO PR Photo 25d/01, 14 August 2001).

До последнего времени на самых детальных изображениях некоторых галактик с крупным баром можно было заметить лишь некоторый намек на вложенный в него вторичный бар. Косвенное указание на его существование давали измерения скоростей газовых облаков в центре галактик. Астрономы Лионской обсерватории под руководством Э.Эмселлема изучали движение звезд в самом центре нескольких сравнительно близких галактик с активными ядрами - NGC 1097, NGC 1808 и NGC 5728, которые удалены от нас соответственно на 55, 35 и 120 млн св. лет. Используя комплекс ISAAC, астрофизики получили спектры ядер этих галактик в области 2.3 мкм, на которых ясно видны полосы поглощения молекул CO, находящихся в атмосферах сравнительно холодных звезд. Измеряя положение полос в спектре на разном расстоянии от центра галактики, удалось по эффекту Доплера определить среднюю скорость обращения звезд вокруг предполагаемой черной дыры и характерный разброс их скоростей на фоне общего движения. Эти параметры достаточно полно описывают поведение звездной системы и гравитационного поля, в котором она находится.

Спектральные характеристики NGC 1097, NGC 1808 и NGC 5728 подтвердили наличие у них “ядерных” баров как совершенно самостоятельных структур, отделенных от внешних областей галактик. Однако неожиданным оказалось то, что с приближением к центру бара, вопреки предсказанию простых динамических моделей, хаотическая скорость звезд становится все меньше и меньше. Поскольку физики измеряют степень хаотического движения молекул газа значением его температуры, астрономы также используют это понятие для звездных систем, в которых звезды - те же молекулы. Поэтому обнаруженное свойство “ядерных” баров стало открытием “динамически холодных звездных систем” в центре активных ядер галактик.

Единственное объяснение этого открытия пока состоит в том, что в недалеком прошлом в центральной части каждого из изученных “ядерных” баров существовал довольно массивный газовый диск, вещество которого за короткое время почти полностью превратилось в звезды. Эти молодые звезды некоторое время движутся согласованно, сохраняя скорости родительского газа. Поэтому и наблюдается динамически холодный звездный “хоровод” вокруг центра галактики. Но долго так продолжаться не может: те звезды, которые не попадут в черную дыру, под действием различных гравитационных возмущений приобретут большие хаотические скорости, и вся звездная система “разогреется”. Поскольку динамически холодное состояние недолговечно, оно не должно часто встречаться в активных ядрах галактик. Чтобы проверить это, астрономы продолжают наблюдения.

Астрономия

Ядро суперкометы выдает неизвестную планету?

В 2000 г. астрономы во главе с Х.Левисоном (H.Levison; Юго-Западный исследовательский институт, Боулдер, США) объявили об открытии ими крупного объекта (диаметр ~400 км), напоминающего ядро кометы. Объекту присвоили наименование 2000 CR105. Это небесное тело принадлежит к многочисленному семейству занептуновых объектов - в основном ледяных остатков, которые сохранились после формирования Солнечной системы и ныне во множестве населяют пояс Койпера - дискообразную область космоса, лежащую за Нептуном.

Часть этих тел перемещается по весьма вытянутым орбитам. До последнего времени астрономы полагали, что они когда-то были выброшены на такие орбиты тяготением некой гигантской планеты, наиболее вероятно - Нептуна. В соответствии с небесной механикой, ближайшая к Солнцу точка их орбиты должна в таком случае находиться примерно в 4.5 млрд км от него, т.е. вблизи орбиты Нептуна. Однако оказалось, что 2000 CR105 это требование не выполняет.

Обработав данные наблюдений, астроном Б.Глэдман (B.Gladman; Обсерватория Лазурного берега в Ницце, Франция) и его коллеги пришли к выводу, что это небесное тело обходит Солнце один раз в 3175 земных лет и, что очень важно, никогда не сближается с ним на расстояние меньше 6.6 млрд км. Орбита 2000 CR105 невероятно вытянута - наиболее удаленная от Солнца точка расположена в 58.2 млрд км, т.е. в 13 раз дальше, чем у Нептуна. Это - первый случай, когда один из объектов пояса Койпера находится вне зоны сильного влияния той или иной гигантской планеты.

Каким образом могло сложиться столь редкое явление№ Одна из гипотез говорит, что причудливая орбита 2000 CR105 формировалась постепенно, в результате слабого, но длительное время периодически повторяющегося возмущения со стороны Нептуна. Построив математическую модель, специалисты пришли к выводу, что этот сценарий маловероятен.

Другое предположение сводится к тому, что данную суперкомету “перетащил” на ее нынешнюю траекторию некий массивный объект, с которым мы еще не знакомы, поскольку он находится еще дальше от Солнца. Впрочем, это мог быть и Нептун: согласно некоторым предположениям, его орбита когда-то была еще более эксцентрической, и он в состоянии был вызвать “беспорядки” на периферии Солнечной системы.

Не исключено также, что в данной области некогда существовала временная популяция массивных планетарных “зародышей”, сложившихся в период молодости Солнечной системы, а затем вытолкнутых из нее, и именно они повлияли на 2000 CR105.

Наконец, самая далеко идущая, но все же правдоподобная гипотеза выдвинута Глэдманом с сотрудниками: возможно, во внешних областях Солнечной системы скрывается некая планета размером примерно с Марс. Находясь в среднем в 15 млрд км от Солнца, она могла выбросить 2000 CR105 на его наблюдаемую ныне орбиту. В отличие от каменистого Марса, эта планета должна состоять в основном изо льда. А огромные расстояния, отделяющие ее от давно известных членов солнечной семьи, не позволяют ей вносить заметные искажения в их движения, по которым мы могли бы раньше ее обнаружить.

Хотя первооткрыватель кометного ядра Левисон не разделяет подобное мнение, но и он согласен, что существование далеко за Плутоном “нового Марса” полностью исключить нельзя.

Science. 2001. V.292. №5514. P.33 (США).

Планетология

Атмосферы планет разрушает солнечный ветер?

Все планеты Солнечной системы постоянно подвергаются бомбардировке потоком заряженных частиц; наибольшей силы она, естественно, достигает на Меркурии, несколько меньше на Венере и Земле. Правда, на единицу площади их поверхности приходится примерно в 1 млн раз меньшая мощность солнечного ветра по сравнению с электромагнитной радиацией Солнца, зато он значительно эффективней в своем разрушающем воздействии на атмосферы планет.

Земля, согласно подсчетам К.Секи (K.Seki) и его коллег из Лос-Аламосской национальной лаборатории (США) и Института космических и астронавтических исследований в Канагаве (Япония), каждую секунду теряет из атмосферы менее 3 кг вещества, в основном водорода (состав и точное количество улетучивающегося газа колеблется в зависимости от цикла солнечной активности). Это означает, что на полную потерю Землей всей ее атмосферы должно уйти более 50 млрд лет, а для исчезновения и Мирового океана - еще 15 трлн лет! Между тем срок жизни Солнца не превышает “каких-нибудь” 10 млрд лет.

Итоговая потеря вещества любой планетой зависит от баланса между его приходом и уходом. Чем сильней тяготение небесного тела, тем труднее материи “сбежать”. Мелкие тела теряют вещество куда активнее, чем крупные. Особенно это заметно у кометы, идущей на сближение с Солнцем: хотя ее ядро в диаметре всего несколько километров, зато газовый хвост достигает огромной длины и виден иногда в ночное время даже невооруженным глазом. Но более детальные исследования показывают, что хвостов у кометы на самом деле два: один - диффузный и сравнительно короткий, образованный мелкими пылинками, второй - длинный, светящийся сине-зеленоватым цветом, четко структурированный, порожденный взаимодействием солнечного ветра с расширяющимися газами кометного происхождения, которые, подвергаясь ионизации, разгоняются до огромных скоростей.

Эти два хвоста иллюстрируют два разных процесса разрушения атмосферы - тепловое и нетепловое “бегство” плазмы. Близко к Солнцу

у планет со слабым тяготением главный фактор потери вещества - тепловой, в условиях же мощного притяжения он основной роли обычно не играет (за исключением Меркурия, орбита которого лежит слишком близко к Солнцу). Таким образом, эрозию атмосферы у большинства планет вызывает нетепловой процесс. Подобно кометам, они тоже имеют вытянутые сильно структурированные плазменные хвосты, но эрозия идет здесь намного пассивнее, и хвосты для наземных оптических телескопов остаются невидимыми.

Разный характер процесса потери вещества планетами земного типа может объясняться различиями в составе, физических свойствах их атмосфер и особенностях их поверхности: Земля чуть ли не на две трети покрыта океаном; на поверхности Венеры царят высокие температуры при чрезвычайно плотной атмосфере; на Марсе, возможно, некогда существовал океан… Но если все планеты земного типа сложились из древнейшей солнечной туманности - одного и того же газово-пылевого облака (что почти несомненно с учетом их сходных масс и свойств ядра), то почему они в дальнейшем развивались неодинаково№

Частичный ответ дает различие в скорости эрозии их атмо- и гидросфер. Ближайший к Солнцу Меркурий практически лишен летучих веществ, которые давно изгнаны мощным тепловым излучением и потоком солнечного ветра. У Земли есть могучее магнитное поле, отклоняющее солнечный ветер задолго до его соприкосновения с атмосферой (та незначительная ее потеря, которую зафиксировал Секи с коллегами, лишь подтверждает надежность защитного свойства магнитного поля Земли). У Венеры и Марса своего магнитного поля почти нет, так что их взаимоотношение с солнечным ветром подобно наблюдаемому у комет. О том, как идет потеря вещества в атмосфере Венеры, пока известно очень мало, а у Марса, согласно последним измерениям, атмосфера теряет около 1 кг вещества в секунду; значит, примерно 4 млрд лет назад Красная планета могла быть покрыта слоем воды толщиной в несколько метров (при условии, что влага была распределена равномерно). Но это в случае, если процесс потери вещества шел так же, как сегодня, однако, судя по ряду признаков, древняя более плотная и влажная атмосфера теряла вещество приблизительно в 10 раз интенсивней. Магнитное поле у Марса когда-то было, но оно почти совсем исчезло еще несколько миллиардов лет назад, оставив планету на произвол солнечного ветра - в итоге моря там исчезли, а воздушная оболочка сильно поредела.

Среди специалистов давно идут споры о причинах столь радикальных различий между планетами земного типа. Попытка Секи и его коллег связать это с эрозией атмосфер и гидросфер за счет солнечного ветра - новый шаг в данной области.

Science. 2001. V.291. №5510. P.1909, 1939 (США).

Космические исследования. Техника

Индия: первый научный спутник

Индийское правительство приняло решение о запуске первого собственного искусственного спутника, который предназначается исключительно для научных целей.

Названный “Astrosat”, он должен быть запущен во второй половине текущего десятилетия. На его борту будут установлены приборы для астрономических наблюдений в широкой полосе излучения - в рентгеновской и ультрафиолетовой частях спектра. Разработкой оборудования занимаются Институт астрофизики в Бенгалуру и Татовский институт фундаментальных исследований в Мумбаи (бывший Мадрас); общее руководство проектом возложено на Индийскую организацию космических исследований (Дели).

Как отмечают специалисты, ИСЗ “Astrosat” по своим возможностям существенно уступает американскому спутнику “Chandra-X-ray Observatory” и западноевропейскому “XMM-Newton”, тем не менее для начальной стадии участия Индии в космических исследованиях конструируемые приборы и намечаемые эксперименты адекватны. И все же создание счетчика фотонов для ультрафиолетового телескопа потребует помощи зарубежных ученых.

На разработку инструментов уйдет около полутора лет. Запуск спутника предполагается произвести уже существующей индийской ракетой-носителем.

Science. 2001. V.291. №5509. P.1681 (США).

Химия атмосферы

Состояние озоносферы в 2000 году

По данным Всемирной метеорологической организации, концентрация в стратосфере хлорсодержащих веществ искусственного происхождения в 2000 г. стабилизировалась и составила примерно две части на 1 млрд. Можно полагать, что это - следствие мер, принятых в разных странах в соответствии с Монреальским протоколом 1987 г. Однако и при такой концентрации озонный слой подвергается сильному разрушению. Учитывая, что хлорсодержащие вещества живут долго, их пагубное влияние на озоносферу Земли продлится, вероятно, еще несколько десятилетий.

Нижняя часть стратосферы (10-22 км над земной поверхностью) в Арктике потеряла за 2000 г. значительную часть озона, особенно над районами средних, высоких и полярных широт. В марте отклонения в содержании O₃ по сравнению со средней его величиной в 1964-1976 гг. достигли 20-30%. Особенно характерно такое положение для территорий, расположенных от Полярного круга до Северного полюса и от Скандинавского п-ова до района Новосибирских о-вов.

В других областях Северного полушария отрицательные отклонения в концентрации O₃ за тот же период составили: около 10-12% - над пространством от Испании до Украины и 6-10% - над Северной Америкой.

Что касается Южного полушария, то озонная дыра здесь вела себя весьма странным образом. Уже к началу августа на огромном пространстве над Антарктидой температура в стратосфере упала до –93°.

К началу сентября озонная дыра занимала наибольшую площадь за все время наблюдений. В конце сентября - начале октября потеря O₃ достигла максимума: его концентрация упала более чем на 50% по сравнению с периодом, когда озонная дыра отсутствовала. Однако в конце октября она начала очень быстро сокращаться и вскоре превратилась в наименьшую за все минувшее десятилетие.

WMO Statement on the Status of the Global Climate in 2000. WMO. 2001. №920. P.9 (Швейцария).

Химическая физика

Графитовый “стручок”, фуллереновый “горох”

Фуллерены, нанотрубки, “луковицы” - это новые, открытые несколько лет назад, структурные модификации углерода (o фуллеренах см.: Чернозатонский Л.А. Лауреаты Нобелевской премии 1996 г. // Природа. 1997. №1. С.96-99; Фуллерен C36 // Там же. 1998. №11. С.105-106), ранее известного лишь в двух формах - графит и алмаз. Но вот обнаружена еще одна любопытная углеродная структура - “peapod” (“гороховый стручок”), в которой внутри углеродных нанотрубок расположены молекулы фуллеренов. Работы по изучению этой, пока довольно редкой, системы представили исследователи (Okada S. et al. // International Symposium on Nanonetwork Materials: Fullerenes, Nanotubes, and Relates Systems. January 2001. Kamakura, 2001) из Японской электронной корпорации (NEC Corp.) на Международном симпозиуме по наноструктурным материалам, состоявшемся в Японии (Камакура, январь 2001 г.).

Хорошо известно, что при синтезе нанотрубок (как дуговым методом, так и методом лазерного испарения) образуется большое количество фуллеренов и других форм углерода. Обычно они удаляются путем очистки или специальной обработки. В очень редких случаях, как показывают данные просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения, фуллерены попадают в полость нанотрубки, проникая через дефекты в стенках или через ее открытый конец. Это наблюдение стимулировало работу японских исследователей по целенаправленному синтезу нанотрубок, заполненных фуллеренами. Такие системы и были получены ими в простой парофазной реакции.

Нанотрубка до заполнения (а) и после заполнения (б) фуллеренами. В полостях одностенных углеродных нанотрубок фуллерены выстраиваются так регулярно, что их можно рассматривать как одномерный фуллереновый кристалл. Специалисты назвали такую структуру peapod - “гороховый стручок”.

Допирование нанотрубок разного вида фуллеренами (С₆₀, более высокими фуллеренами и даже металлофуллеренами) осуществлялось после специальной предварительной обработки нанотрубок. То, что сумели создать ученые, можно отобразить следующей формулой: (Metal-C_m)_n-SWNT. Как показывают теоретические исследования, высокая стабильность систем с инкапсулированными С₆₀ обусловлена слабым взаимодействием между С₆₀ и углеродными нанотрубками.

Успех заполнения нанотрубок связан с величиной их диаметра - в экспериментах заполнялись “стручки” только диаметром 1.3-1.4 нм.

Любопытные превращения с инкапсулированными в полостях нанотрубок фуллеренами происходят и дальше: при воздействии электронного пучка с энергией 100 кэВ фуллерены превращаются в одностенные нанотрубки внутри исходных. Так образуются углеродные нанотрубки, инкапсулированные углеродными нанотрубками.

http://perst.isssph.kiae.ru/inform/perst/p112/index.html

Организация науки. Физика

SESAME нашел себе место

Общеевропейский проект SESAME (Synchrotron radiation for Experimental Science and Applications in the Middle East - Экспериментальные и прикладные аспекты применения синхротронного излучения в странах Ближнего Востока) (cм. также: Армения, возможно, получит синхротрон // Природа. 2001. №8. С.83) поставил целью безвозмездно передать одному из государств данного региона остановленный в Берлине исследовательский синхротрон BESSY-1 в связи с его заменой на более совершенный ускоритель BESSY-2.

Заявки на получение этого прибора мощностью 0.8 Гэв подали 16 государств; весной 2001 г. было принято решение удовлетворить просьбу Иордании, которая обязалась возвести для синхротрона специальные сооружения в пригороде Аммана при уже существующем там Университете прикладных наук. Перевозку громоздкого оборудования ускорителя частиц оплатит Германия. Европейские участники проекта “в складчину” выделят 8 млн амер. долл. на модернизацию установки. Строительство должно быть завершено в конце 2002 г.

Руководство проекта одобрило планы Иордании построить рядом с воссоздаваемой BESSY-1 Средневосточный научно-исследовательский биологический институт, который будет пользоваться установками ускорителя. Предполагается осуществлять здесь широкую кооперацию ученых из разных стран данного региона.

Science. 2001. V.292. №5517. P.619 (США).

Физика

Спинтроника предлагает…

Изменить ориентацию магнитного момента некоторой области магнитного вещества можно, приложив к ней локальное магнитное поле. На этом основана традиционная магнитная память, используемая в компьютерах. Стремление повысить плотность записи в запоминающем устройстве сталкивается с проблемой создания управляемого магнитного поля в достаточно малых областях. Некоторые успехи достигнуты здесь благодаря локальному пропусканию тока, который создает в пространстве магнитное поле, соответствующее уравнениям Максвелла. Однако, несмотря на локальность тока, вызываемое им магнитное поле все же недостаточно локально; кроме того, требуются большие токи для перемагничивания.

Выход из этой затруднительной ситуации дает спин электрона: в ряде работ рассматривается возможность перемагничивания маленькой гранулы (или области) магнитного вещества в момент пропускания через нее пучка спин-поляризованных электронов. Магнитное поле, создаваемое электронами, слишком мало для перемагничивания гранулы; очень слабым оказывается также взаимодействие магнитных моментов электронов с магнитными моментами атомов. А вот обменное взаимодействие, которое обусловлено сильным кулоновским взаимодействием электронов пучка с электронами атомов и зависит от ориентации их спинов, оказывается очень эффективным. На это явление впервые обратили внимание в 1996 г. и затем наблюдали в нескольких экспериментах (Ralph D. // Science. 2001. V.291. P.999-1000).

В недавней работе, выполненной в Лаборатории ядерной физики в Цюрихе и в Станфордском университете (Weber W. et al. // Ibid. P.1015-1018), впервые удалось получить количественную характеристику эффекта. Эксперимент состоял в следующем. С помощью фотоэмиссии из полупроводникового катода, вызываемой циркулярно поляризованным светом, получали пучок электронов со 100%-й спиновой поляризацией (ранее для этой цели электронный пучок пропускали через тонкий слой магнитного вещества, служивший спиновым фильтром). Затем пучок направляли через свободно подвешенную в вакууме магнитную пленку толщиной в несколько нанометров. Первоначальная поляризация электронов была перпендикулярна магнитному моменту пленки. Пролетая через пленку, магнитный момент электрона прецессирует, и поэтому его поляризация отличается от исходной. Она и была измерена с помощью спинового фильтра. Теперь самое время вспомнить третий закон Ньютона, утверждающий, что действие равно противодействию. В данном случае он означает, что спины электронов пучка и вещества взаимно прецессируют. В массивной грануле эффект воздействия заметить невозможно, однако, если пролетевших электронов столько же, сколько атомов, он становится вполне ощутимым.

Ввиду обратимости эффекта, он может быть использован как для записи информации, так и для ее считывания. Вполне достижима частота переключения в десятки гигагерц.

http://perst.isssph.kiae.ru/inform/perst/p112/index.html

Биология

Морозоустойчивый дождевой червь

Интерес ученых к дождевым червям - важнейшим деструкторам отмершей органики в лесных и луговых экосистемах - возник еще во времена Ч.Дарвина и не угасает до сих пор. Однако не вся лесная зона Евразии “держится” на дождевых червях. По мере продвижения с запада на восток их ареал смещается к югу. Для большинства палеарктических видов восточный рубеж их распространения проходит по 40-50° в.д., однако границы трех видов (Dendrobaena octaedra, Dendrodrilus rubidus, Octolasion lacteum) пересекают и 60° в.д.

В поисках объяснений столь странного географического распространения червей в числе первых рассматривается гипотеза об ограничительном влиянии низких зимних температур. Основанием для этого вывода служит ареал вида D.octaedra: он охватывает не только почти всю лесную зону Европы, но и европейские тундры (в том числе и на Южном острове Новой Земли). D.octaedra дальше всех проникает на восток - в Западную Сибирь и после громадного территориального разрыва вновь обнаруживается на побережье Охотского моря, у Магадана, куда явно завезена. Сопоставление северной и восточной границ ареала D.octaedra с положением зимних изотерм воздуха (имеющих в Евразии меридиональное, а не широтное направление) позволяет предположить связь между распространением вида и его холодостойкостью.

В лабораторных экспериментах, проведенных сотрудниками Института биологических проблем Севера ДВО РАН Д.И.Берманом, Е.Н.Мещеряковой, А.В.Алфимовым и А.Н.Лейрих, исследовались стойкость к переохлаждению и пороги переносимых температур D.octaedra, обитающей в окрестностях Магадана. Собранные с осени черви и коконы помещались в контейнеры с почвой и ступенчато (по неделе) акклимировались в термостатах при температурах +9, +3.0, –1.5°С, а затем, тоже ступенчато, доводились до испытываемых температур - вплоть до –16°С. Нагревание шло в обратном порядке. Критерием жизнеспособности считалось длительное последующее благополучное существование червей.

В октябре все черви замерзают при –2.5±0.01°С. Замерзшие при максимальном переохлаждении животные подвергались дальнейшему охлаждению до –5.5 - –7°С и в этих условиях выдерживались в течение суток. После медленного нагревания благополучно выжили 27% червей, продемонстрировав морозостойкость даже при много худших, чем в природе, режимах охлаждения. Таким образом, D.octaedra пополнила список холодостойких червей, состоявший до сих пор лишь из Eisenia nordenskioldi (вида из другого рода дождевых червей).

Исследование порогов переносимых температур выявило область от –12 до –14°С, в пределах которой наблюдаются повреждения или гибель 55-72% животных. При более низких температурах неповрежденными остаются не более 8% червей. Полученные результаты полностью согласуются с распространением вида (см. карту).

Изотермы почвенных, минимальных за зиму, температур на глубине 3 см, где живет D.octaedra. На европейской территории России большая часть ареала этого вида лежит в пределах изотермы –12°, однако на юге, в широколиственных лесах и лесостепи, ареал оконтурен изотермой –14°; за ее пределы выходит лишь считанное число мест обнаружения, расположенных преимущественно в Западной Сибири. (Точками обозначены места находок D.octaedra.)

Малые скорости эмбрионального и постэмбрионального развития D.octaedra не позволяют при реально наблюдающихся температурах в лесной и тундровой зонах пройти жизненный цикл “от яйца до яйца” за один сезон. Благодаря холодостойкости черви и коконы зимуют во всех стадиях развития и тем самым растягивают его более чем на год, что в конце концов расширяет экологическую валентность вида, способствуя частичной колонизации холодных регионов. Усиливающаяся суровость зим с запада на восток препятствует проникновению D.octaedra в бореальную и тундровую Сибирь.

Аналогично формируется ареал интродуцированной D.octaedra в Северную Америку, но он имеет иную конфигурацию в соответствии с иным полем зимних температур. Полученные результаты позволяют прогнозировать ареал расселения этого вида-космополита в северных регионах Евразии и Северной Америки.

ДАН. 2001. Т.377. №3. С.415-418 (Россия).

Геофизика

Три Сестры угрожают

Центральная часть штата Орегон считается слабосейсмичной областью. Однако такое представление теперь опровергается наблюдениями из космоса, результаты которых обработаны сотрудниками отделения Геологической службы США в Менло-Парке (штат Калифорния) во главе с геофизиком Ч.Уиком (Ch.Wick).

Измерения движений земной коры проводились в этом районе с помощью радаров, установленных на борту нескольких европейских спутников для исследования земных ресурсов (European Earth Resources Satellites). Из анализа данных, полученных в период 1996-2000 гг. (за исключением информации о снежном покрове и влажности почвы), установлено, что за эти четыре года значительный участок земной поверхности - часть Каскадных гор с комплексом “спящих” вулканов Три Сестры (Норт Систер, Миддл Систер и Саут Систер) и их склоны - поднялся местами на 10 см. Особенно заметным оказалось поднятие поверхности в 5 км к западу от горы Саут Систер: этот участок диаметром 15-20 км вздыбился в своем центре более чем на 10 см. Геофизическое исследование показало, что здесь из недр поднимался столб расплавленной магмы, который остановился в 6 км под поверхностью, но своим давлением приподнял ее.

Палеовулканологи обнаружили свидетельства того, что около 1200 лет назад из сотен местных вулканических трещин и расселин взрывообразно выбрасывались струи лавы, но этот эпизод был кратковременным. Примерно 2 тыс. лет назад - в последний раз - весь центр нынешнего штата Орегон был охвачен бурным извержением, в котором участвовали и Три Сестры.

В 35 км к востоку от Саут Систер расположен ближайший населенный пункт - г.Бенд с населением 52 тыс. человек. Ученые во главе с руководителем Вулканологической обсерватории Каскадных гор У.Скоттом (W.Scott) считают, что если магма даже и вырвется на поверхность, городу она прямо угрожать не будет, однако в случае взрывного извержения пепел может по ветру распространиться на много километров от вулкана или вызвать в руслах рек грязевые потоки.

Все лето 2001 г. специалисты расширяли локальную сейсмическую сеть и оснащали ее телеметрическим оборудованием, связанным со спутниками Системы глобального позиционирования (Global Positioning System). Это позволит установить, продолжается ли быстрый подъем земной поверхности на вершине и склонах Трех Сестер, очевидно, прервавших свой многовековой сон.

Science. 2001. V.292. №5520. P.1281 (США).

Палеонтология

Происхождение птиц: картина усложняется

Самая примитивная из всех известных науке птиц - археоптерикс (Archaeopteryx) - летала над прибрежным мелководьем 150 млн лет назад. Но к началу мелового периода (140-130 млн лет назад) ее сменили более совершенные птицы - энанциорнисы (Enantiornithes), т.е. буквально - противоптицы. Такое название им дали из-за необычного строения костей скелета. Энанциорнисы процветали целых 70 млн лет; их окаменелые остатки во множестве обнаружены в последние два десятилетия. А вот скелетов меловых Ornithurae, группы, к которой причисляют и современных птиц, до нас дошло очень мало. В руки палеонтологов попали лишь два относительно полных окаменелых остатка. Они относятся к найденным в 1870-х годах гесперорнису (Hesperornis) и ихтиорнису (Ichthyornis).

И вот теперь в среде ученых ликование: Джулия Кларк (J.Clarke; Йельский университет, Нью-Хейвен, штат Коннектикут) и М.Норелл (M.Norell; Американский музей естественной истории, Нью-Йорк) объявили об открытии аспарависа (Asparavis). Возможно, этой находке суждено пролить дополнительный свет на происхождение всех пернатых.

Остатки аспарависа обнаружены на территории Монголии, в меловых отложениях урочища Ухаа-Толгод, которым, по всей видимости, около 80 млн лет. Следует отметить превосходную сохранность костей: они не деформированы, как обычно бывает при захоронении ископаемых птиц, что позволяет точнее судить об анатомии этого древнего вида. Аспаравис демонстрирует подлинную мозаику из примитивных и продвинутых черт. Подсчитали, что 27 особенностей позволяют отнести аспарависа к числу орнитур и тем самым связать его с настоящими птицами. Однако 12 признаков, которые до сих пор считали уникальным достоянием энанциорнисов, оказались присущи и аспаравису. Отсюда следует, что десяток прежних фрагментарных находок, отнесенных к числу энанциорнисовых, в действительности могут к этой группе и не принадлежать. Под удар попадает представление, согласно которому энанциорнисы были намного разнообразнее, чем орнитуры. Значит, картина происхождения птиц еще сложнее, чем выглядела до сих пор.

Science. 2001. V.291. №5502. P.225 (США).

КАЛЕЙДОСКОП

2000-й – год засух и пожаров
Наводнения в 2000 году
Ураганы в 2000 году
Еще раз о причинах потепления в XX веке
Микрораптор – самый мелкий из динозавров
Остатки «допотопных» поселений на дне Черного моря
Как обезопасить самолет от вулкана?
Истории и искусству нанесен тяжелый удар

2000-й - год засух и пожаров

По данным Всемирной метеорологической организации (World Meteorological Organization Statement on the Status of the Global Climate in 2000 // WMO. 2001. №920. P.7. Geneva. Швейцария), жестокие засухи в 2000 г. охватили значительную часть Юго-Восточной Европы, Средний Восток и огромный регион от Центральной Азии до Северного Китая. Особенно сильно пострадали Афганистан, Болгария, Ирак, Иран и отдельные районы КНР.

Для Ирана это была самая катастрофическая засуха более чем за 30 последних лет. Большая часть урожая и рогатого скота погибли. В Северо-Западной Индии эта засуха - вторая подряд, вызванная отсутствием обычных муссонных дождей.

В Болгарии жара и иссушение почвы привели к 1400 лесных и других пожаров, в результате которых потеряна растительность на площади в 58 тыс. га и сожжены сотни жилых домов.

Огонь причинил значительные убытки на территории Греции, особенно на о.Самос, одна пятая которого выгорела полностью.

В Северной Америке в продолжение нескольких месяцев температура заметно превышала средние многолетние. В Северной Мексике и почти на всем юге и западе США осадки были незначительными. Следствие - лесные и кустарниковые пожары наиболее высокой за последние полвека интенсивности. К концу лета жестокая засуха охватывала 36% всей территории США.

Третья подряд засуха отмечалась на площади Африканского Рога (Сомали, часть Танзании, Джибути, Эритрея, юго-восток Эфиопии); это вызвало массовый голод, от которого пострадали миллионы людей.

Наводнения в 2000 году

Многие районы мира пострадали в 2000 г. от обильных осадков, приведших к наводнениям и оползням (WMO Statement on the Status of the Global Climate in 2000 // WMO. 2001. №920. P.8. Geneva. Швейцария). В Южной Индии, Бангладеше, Камбодже, Таиланде, Лаосе и Вьетнаме в связи с этими природными катастрофами отмечены человеческие жертвы и серьезные разрушения (только в одной Индии число погибших превысило 650 человек).

В мае и июне мощные осадки вызвали оползни в странах Центральной и Южной Америки (например, в Никарагуа р.Рама поднялась на 4.5 м выше ординара и затопила город с населением 10 тыс. человек). Сильнейшее наводнение охватило в июне-августе Колумбию. В отдельных районах Чили выпали в июне дожди, равных которым не было 80 лет.

Рекордным по количеству дождей был январь-август в западной части австралийского штата Квинсленд. По объему осадков на всей Австралии этот год занял второе место после рекордного 1900 г.

В Англии и Уэльсе апрель оказался самым влажным из таких месяцев за 235 лет наблюдений; то же можно сказать и о трехмесячном периоде с октября по декабрь.

Потопам подверглась в октябре Северо-Восточная Италия и Южная Швейцария, где произошли опасные оползни.

Для Норвегии 2000 г. оказался самым влажным с 1895 г.: ноябрьские осадки были впятеро обильнее месячной нормы, а в Рейкьявике (Исландия) этот же месяц был самым засушливым с 1920 г.

В июле на Канаду обрушилось торнадо. В октябре на о.Ньюфаундленд вышел с Атлантики ураган, чего здесь давно не было. Жители Аляски 20 июня были поражены грозой в районе Барроу (побережье Ледовитого океана). Метеостанция на Гавайских о-вах в начале ноября зарегистрировала за одни сутки 692 мм осадков, чем был побит прежний рекорд - 566 мм.

Ураганы в 2000 году

Над Атлантическим океаном в 2000 г. пронеслись 15 ураганов и тропических штормов (в полтора раза больше среднего многолетнего); в Тихом океане их число составило 22 при среднем значении 28 (WMO Statement on the Status of the Global Climate in 2000 // WMO. 2001. №920. P.8. Geneva. Швейцария).

Ураган Кейт (октябрь) привел к огромным убыткам в странах Центральной Америки; тайфун Прапирун обрушился за западное побережье Корейского п-ова в августе-сентябре, оставив за собой многочисленные разрушения; в Японии тайфун Саомаи (сентябрь) вызвал рекордное выпадение осадков. В начале того же месяца тропический шторм усугубил муссонное наводнение в дельте р.Меконг (Вьетнам). Циклон Стив в феврале-марте прошел необычно длинный путь по Австралии, принеся с собой череду наводнений. На Филиппинах в конце октября наблюдался тайфун, приведший к человеческим жертвам. В конце ноября крупный циклон сформировался над Бенгальским заливом и, сопровождаемый ливнями, вышел затем на п-ов Индостан, где вызвал крупные разрушения.

Наиболее тяжелыми по своим последствиям следует назвать февральско-апрельские циклоны Леон-Элайн, Глория и Худа, обрушившиеся на Мадагаскар, Мозамбик и на некоторые районы Южной Африки.

Таким образом, количество экстремальных метеорологических явлений в 2000 г. можно считать крайне высоким.

Еще раз о причинах потепления в XX веке

С 1860 г. по настоящее время на Земле было два периода потепления, при которых среднегодовая температура воздуха на планете повышалась на (0.6±0.2)°С: в 1910-1945 гг. и с 1976 г. (этот период еще продолжается) (cм.: Самое жаркое десятилетие // Природа. 1998. №1. С.101.). Между этими отрезками времени было похолодание.

Группа английских специалистов из Центра климатологического прогноза и исследований им.Хадли и Лаборатории им.Резерфорда и Эплтона во главе с П.Стоттом (P.Stott) построили модель, позволяющую рассмотреть воздействие различных факторов на климат XX в. (Science. 2000. V.290. №5499. P.2081, 2133. США). Она учитывает, с одной стороны, концентрации удерживающих тепловую энергию парниковых газов (в том числе озона), а с другой - сульфатных аэрозолей, способствующих похолоданию (они рассеивают солнечное излучение и отражают его обратно в околоземное пространство, а также изменяют отражательную способность облачного покрова и время его существования). Общий вывод английских ученых таков: температурные колебания на Земле в XX в. можно объяснить только совместным действием естественных и антропогенных факторов. Исследователи составили карту крупномасштабного пространственного распределения этих вариаций.

Есть у модели и серьезные неточности. Так, учитывалась только половина выбросов сульфатных аэрозолей над Европой, а иные виды аэрозолей, также дающие заметный эффект, вообще не принимались во внимание. Слабо учтено влияние на климат и некоторых естественных факторов, в том числе солнечной и вулканической активности: данные по вариациям излучения Солнца охватывают лишь два его последних цикла активности (около 22 лет), а инструментальные наблюдения за аэрозолями, выделяемыми при извержениях, проводились только два последних десятилетия. Остались без внимания и такие важнейшие явления, как Эль-Ниньо-Южная осцилляция и недавно открытая Североатлантическая осцилляция.

Микрораптор - самый мелкий из динозавров

В начале 2000 г. научные, да и все иные средства информации облетела весть: в Китае найдены остатки ископаемого существа, получившего название Archaeoraptor (“древний хищник”). В комментариях сообщалось, что он представляет собой “недостающее звено” между динозаврами и птицами. Однако при более тщательном рассмотрении оказалось, что это - фальшивка: кто-то ловко склеил кости туловища уже известной древней птицы с хвостом какого-то динозавра. После разразившегося было скандала ошибку признали все специалисты. И все-таки многие палеонтологи нашли утешение в том, что “рукотворная химера” так или иначе важна для науки: в каждой из ее двух деталей есть нечто интересное для пытливого исследователя. По мнению некоторых ученых, хвост свидетельствует о родстве птиц и динозавров…

Тем временем сотрудник Института палеонтологии позвоночных Академии наук КНР в Пекине Сю Синь (Xu Xing) прослышал, что крестьяне в провинции Ляонин на северо-востоке Китая наткнулись на кости какого-то неизвестного древнего животного. Находка происходила из той же местности, где ранее уже обнаруживали остатки разнообразнейшей ископаемой фауны, в том числе и “скомпрометированного” археораптора. Ученый поспешил на место и приобрел находку примерно за 5 тыс. амер. долл. Она представляла собой самого мелкого из всех известных до сих пор науке взрослых динозавров (Science. 2000. V.290. №5498. P.1871. США). Его размеры мельче вороньих, и поэтому малышу дали название Microraptor. О том, что это не детеныш, говорят кости, сросшиеся, как у взрослых особей.

Интереснее всего то, что тело этого существа покрыто перьями, следы которых легко различимы. Кроме того, некоторые черты скелета являются как бы переходными от динозавров к птицам (например, когти на пальцах ступни, приспособленные к хватанию за ветви деревьев). Следовательно, перед нами - один из предков современных пернатых.

Сю и его коллеги Жунхэ Жоу (Zhonghe Zhou) и Сяолинь Ван (Xiaolin Wang) сочли, что микрораптор относится к группе дромеозавров (Dromaeosaurus), которых и ранее подозревали в близком родстве с птицами. Некоторые палеонтологи, правда, с этим не согласны, относя находку к троодонтидам (Troodontidae).

Раньше в той же провинции Ляонин находили остатки синорнитозавра (Sinornithosaurus), тоже относящегося к дромеозаврам. Его скелет, как и у микрораптора, был окружен отпечатками перьев. Но у микрораптора рядом с бедренной костью перо торчало непосредственно из ости.

Образец микрораптора - скелет без черепа и хвоста длиной всего 4.7 см - может поместиться на ладони. Такая крошка, в отличие от иных птицеобразных динозавров, например двухметрового велоцираптора (Velociraptor), уже совершила важный эволюционный шаг - приобрела столь малую массу, которая позволяет взлететь в воздух. Его лапы очень напоминают конечности археоптерикса. Кости его сильно изогнуты, а первый палец расположен заметно ниже, чем у других дромеозавров. Это дало основание видному палеонтологу Т.Хольцу (T.Holtz; Университет штата Мэриленд) предположить: “Предки микрораптора провели на деревьях достаточно долгое время, чтобы у них выработались черты, связанные с подобным образом жизни”. Эту мысль поддержал остеопатолог Л.Уитмер (L.Witmer; Университет штата Огайо), подчеркнув, что способность к полету появилась у животных, обитающих не на земле, а на ветвях деревьев.

Конечно, не всех специалистов микрораптор уже “уговорил”, но “голос” его в значительной мере усилил позиции сторонников происхождения пернатых от древних ископаемых ящеров - динозавров. Более убедительного свидетельства тому пока еще не было.

Остатки “допотопных” поселений на дне Черного моря

Известно, что на протяжении последних 10 тыс. лет Черное море неоднократно наступало на сушу. Некоторые ученые считают, что сведения об одной из таких трансгрессий легли в основу библейского сказания о Всемирном потопе1. Доказательств этому нет, зато получены новые факты, подтверждающие, что здесь, на затопленных ныне участках побережья, в эпоху неолита жили люди.

Известный американский исследователь океана Р.Баллард (R.Ballard), которому уже удалось найти “Титаник”, немецкий броненосец “Бисмарк” и остатки двух финикийских судов, провел с помощью акустических локаторов детальную съемку дна вдоль южного (турецкого) берега Черного моря (Science. 2000. V.289. №5487. P.2021; www.nationalgeographic.com).

На подводной равнине были замечены некоторые особенности рельефа, рассмотреть которые позволил спущенный за борт аппарат с дистанционным управлением. Оказалось, что это – конусообразно скошенное бревно, скорее всего обработанное рукой человека, а поблизости - каменное орудие труда, которое, по мнению американского археолога Ф.Хиберта (F.Hiebert; Университет штата Пенсильвания, Филадельфия), похоже на те, что ранее были найдены им при раскопках неолитических стоянок в турецком Причерноморье. Затем локатор передал изображение прямоугольного объекта размерами около 8ґ4 м², сложенного из обтесанных деревянных балок прямоугольного сечения. Возможно, это остов глинобитной мазанки, оплывшей и частично погрузившейся в придонный слой ила. Именно в таких домах жили некогда древние обитатели Причерноморья. Ныне это сооружение находится на глубине 91 м; осторожно, дюйм за дюймом, исследователи провели над ним аппарат и получили новые изображения. На них можно различить разбросанные каменные орудия и обломки керамических изделий. Океанографы У.Райан и У.Питман (W.Ryan, W.Pitman; Обсерватория по изучению Земли им.Ламонта и Доэрти при Колумбийском университете, Палисейдс, штат Нью-Йорк) считают, что затопление поселений произошло около 7500 лет назад.

Как обезопасить самолет от вулкана?

За последнее десятилетие отмечено более 90 случаев, когда воздушное судно попадало в облако вулканического пепла. Мельчайшие твердые частицы способны нанести повреждения самолету - от сравнительно безопасных царапин на иллюминаторах и фюзеляже до вывода из строя двигателей. Вулканическое облако может растянуться на тысячи километров от источника, и обычный радиолокатор зафиксировать его не в состоянии. Особенно часты такие события на оживленных пассажирских авиалиниях, проходящих над вулканически активными Японией, Новой Зеландией и странами Юго-Восточной Азии.

Избежать опасности призван аппарат, разработанный совместно Ф.Пратой (F.Prata; Отдел атмосферных исследований Австралийского управления науки и техники, Аспендейл) и инженером М.Леннардом (M.Lennard; фирма “Integrated Avionic Systems”). Устройство аппарата, уже запатентованного в ряде стран, не раскрывается. Однако авторы утверждают, что он способен отличать облако вулканического происхождения от обычного, состоящего из влаги или ледяных частиц. Прибор дает пилоту 5-10 мин для принятия соответствующих мер, чтобы избежать соприкосновения со скоплением опасных частиц. Кроме того, аппарат может применяться для обнаружения турбулентности чистого воздуха, приземного сдвигового ветра и, наконец, опасного сближения с земной поверхностью (Atmosphere. 2001. №10. P.1. Австралия).

Истории и искусству нанесен тяжелый удар

Согласно декрету, изданному руководством талибов в марте 2001 г., на всей подвластной им территории Афганистана предписывается уничтожать изображения человека и животных, поскольку это противоречит учению Пророка. Декрет фанатиков вызвал резкое возмущение почти во всем мире, в том числе и в некоторых мусульманских странах (Science. 2001. V.291. №5510. P.1873. США). И не удивительно: ведь на территории Афганистана сохранились редчайшие образцы доисламского, главным образом буддийского, искусства; на протяжении веков здесь был перекресток культур, религий, традиций, и каждая из цивилизаций оставила свой след.

Возвращаясь с войском из Индии на родину (IV в. до н.э.), Александр Македонский оставил в Афганистане ремесленников и скульпторов, чтобы те возвели статуи своим и местным богам, выполненные в эллинистическом стиле. Через горы и перевалы Афганистана шли на запад китайские и индийские караваны, а с ними распространялось поклонение Будде; позже с юго-запада проникло арабское влияние… Все это обусловило редкостное сочетание художественных стилей. Кабульский музей, например, славился коллекцией панно, относящихся к I в., на которых отчетливо прослеживается дух средиземноморской, китайской и индийской культур. Теперь дни этих сокровищ сочтены.

Всему миру были известны две высеченные в утесах провинции Бамиан статуи Будды высотой 37 и 54 м. Современная взрывчатка сделала свое дело - этих памятников, возведенных около 1.5 тыс. лет назад, больше нет. И это несмотря на призывы мировой общественности и готовность ряда музеев выкупить статуи!

Не щадят фанатики и предметы собственной культуры, если они “загрязнены” чуждой. На медном блюде тысячелетнего возраста - уникальном экспонате Кабульского музея - выгравирована цитата из Корана. Блюдо не угодило талибам тем, что на нем изображены мифические звери. Возможно, талантливый ремесленник, творивший во времена, когда ислам был еще молод, не знал, что это противоречит его религии. Судьба раритета пока неизвестна, скорее всего ему грозит уничтожение. И уж наверняка печальная судьба ждет полные жизни фрески некоторых дворцов, например в г.Газни.

Кто найдет управу на варваров XXI в.?

КОРОТКО

Недавно австралийские океанологи определили возраст Большого барьерного рифа, протянувшегося вдоль северо-восточного побережья Австралии более чем на 2000 км. Оказалось, что гигантскому подводному сооружению из коралловых рифов и островов 600 тыс. лет. Такая датировка получена при изучении кернов из двух буровых скважин глубиной 86 и 210 м. Независимый анализ по соотношению изотопов стронция подтвердил этот возраст, а магнито-стратиграфическое исследование показало, что после последней инверсии магнитного поля Земли коралловое сооружение продолжало расти.

Sciences et Avenir. 2001. №653. P.40 (Франция).

Наблюдая за поведением 120 королевских пингвинов (Aptenodytes patagonica), Ж.Девасм (G.Dewasmes; Университет им.Ж.Верна, Амьен, Франция) и его коллеги установили, что нагрузка на верхний отдел позвоночника у спящих животных в 20 раз выше, чем на лапы у бодрствующих. Тем не менее они спокойно спят в условиях непрерывно шумящей колонии, не реагируя на толчки и удары соседей. Лапы же пингвинов намного чувствительнее - ведь именно с их помощью они насиживают яйца и пестуют птенцов.

Antarctic. 2000. V.18. №1. P.2 (Новая Зеландия).

РЕЦЕНЗИЯ

Штильмарк Ф.Р.

ОТ СТАРЫХ КЕДРОВ
К БЕССМЕРТИЮ
ЧЕЛОВЕЧЕСТВА.

М.: МНЭПУ, 2001. 268 с. (ЖЗУ)

Феномен
Николая Реймерса

Б.М.Миркин,
д.б.н., БашГУ, Уфа

Рождение макроэкологии - широкого междисциплинарного комплекса об отношениях организмов (и в первую очередь человека) и условий среды - в России носило характер взрыва. Причем особенно активно формирование рядов экологов, общественных и государственных структур, ориентированных на формулирование (реже решение) экологических задач, и наработка теоретического багажа происходили в годы перестройки и экономических реформ, т.е. начиная с конца 80-х годов.

Из глубин науки и общества на поверхность выплеснулся самый гетерогенный человеческий материал, который был насыщен “революционными Хлестаковыми”, “революционными Чичиковыми” (по выражению Н.Бердяева) и даже “революционными Шариковыми” (по М.Булгакову). И все-таки рождение российской экологии состоялось благодаря нескольким по-настоящему ярким личностям. И среди них, безусловно, - Николай Реймерс, являвший собой пример “обнаженного нерва” экологической ситуации в России. Написавший предисловие к рецензируемой книге Н.Н.Моисеев подчеркивает, что “Н.Ф.Реймерс был своего рода образцом служения науке и научной истине, он посвятил ей всю сознательную жизнь до последнего вздоха” (с.7).

Он прожил сравнительно недолгую жизнь (1931-1993), но сделал столько, что можно говорить о феномене Реймерса - человека, гражданина и ученого. И рассказать об этом феномене в назидание современникам и потомкам было нужно, не превращая в идола, а - реалистически, описав белые и черные страницы его жизни (далеко не простой и даже конфликтный характер Реймерса был причиной многих черных полос). Эту задачу и взялся решить Ф.Р.Штильмарк, известный как автор ряда превосходных популярных и научных книг о заповедном деле, написанных столь художественно, что ученый-природоохранник был принят в члены Союза российских литераторов. В качестве приложения в книгу включены основные даты жизни и деятельности, список общественных обязанностей и нагрузок, сведения об участии в научных конференциях и совещаниях, библиография научных трудов и некоторые материалы из архива ученого (“Экологический манифест”, “Экология для директора”, письмо “Президенту Бразилии, всему мировому сообществу” и др.).

В книге рассказано не только о Реймерсе, но и о времени, в котором он жил и которое было насыщено потрясениями: взлет Лысенко и его “победа” над биологией на сессии ВАСХНИЛ в 1948 г., эпоха застоя и формирования жесткой военизированной системы в науке, опиравшейся на “похвальное единомыслие” “единых советских научных школ”, и, наконец, полный противоречий период перестройки и экономических реформ. При этом не случайно, что невостребованный и гонимый в застойное время Реймерс именно в годы демократизации общества оказался востребованным и лихорадочно спешил реализовать свой научный и гражданский потенциал.

Повествуя о герое своей книги, Штильмарк вынужден писать и о себе, поскольку их связывали долгие годы дружбы и научного сотрудничества. В текст включено много цитат из писем Штильмарку и другим корреспондентам, записей из дневников. Нередко в цитатах дается нелицеприятная оценка недавно ушедшим или еще живущим коллегам. Публиковать такого рода материалы было достаточно смело со стороны Штильмарка, но эти цитаты как нельзя точно выражают характер Реймерса. Несмотря на обильную фактологию (автор авансирует “строго документальное описание жизненного пути Николая Федоровича”), она подана легко, на одном дыхании, и так же ее следует читать, чтобы почувствовать накал многочисленных перипетий биографии Реймерса.

Книга начинается с родословной Реймерса, которая уходит корнями во времена Петра I, пригласившего в Россию для ее “европеизации” ученых мужей из Германии, Голландии и Швеции. Его отец - Федор Эдуардович, крупный физиолог растений, считал, что их “род происхождения не то шведского, не то голландского”. Во всяком случае научная карьера Реймерса младшего была предопределена и элитарным генотипом, и воспитанием в семье ученого. Что касается социальной составляющей, то она начала “воспитывать” Николая уже со студенческой скамьи. На первом курсе Московского университета он познакомился с новым деканом И.И.Презентом и вынужден был подписать своеобразную клятву на верность идеям “мичуринской биологии”, без чего в число студентов не зачисляли.

Реймерс-старший, лишенный в эти годы как “морганист-менделист” докторской степени, был вынужден повторно защищать диссертацию. А “пролысенковский климат” в столице начала 50-х годов стал причиной переезда семьи Реймерсов в Иркутск и перехода Николая на второй курс Иркутского университета.

Вплоть до 1966 г., когда Николай Федорович вернулся в Москву, его деятельность была связана с Сибирью и Дальним Востоком. Там завершился домосковский период его научной биографии, полный напряженной работы зоолога-эколога, исследующего роль птиц, мелких млекопитающих и насекомых в организации экосистем бореальных лесов. Это продуктивное время было полно конфликтов, служивших причиной частой смены места работы и жительства. Несмотря на постоянные переезды, Реймерс вел интенсивные полевые исследования, результатом которых явились публикации статей и двух монографий: “Насекомоядные грызуны Верхней Лены” (1963) и “Птицы и млекопитающие южной тайги и Средней Сибири” (1966).

Конфликты Реймерса с сильными мира сего, т.е. с непосредственным и опосредствованным начальством, Штильмарк называет войной с ветряными мельницами, что вполне соответствовало ситуации тех лет: системы академической науки и отраслевой были сильны. Тогда не один Реймерс пострадал от нежелания принимать правила игры, порой оскорбительные для творчески мыслящей личности.

Уже в те годы в творчестве Реймерса наметилась переориентация научных интересов: от популяционной экологии животных к экологии человека. Вначале Реймерс занимается вопросами охраны природы и организацией особо охраняемых природных территорий. Именно тогда он активно сотрудничает со Штильмарком, они совместно пишут монографию “Особо охраняемые природные территории” (1978). Вскоре главным для него становятся вопросы рационального природопользования (в особенности в сельскохозяйственных экосистемах), а затем и социальная экология как наука об отношениях общества и природы.

Столь широкий круг интересов побуждает Реймерса к упорядочению терминологии и системы понятий: он пишет две книги - “Природопользование” (1990) и “Популярный биологический словарь” (1991), ставших популярными в широких кругах экологов и биологов. Этим фундаментальным изданиям предшествовали четыре “словаря-этюда” (1980, 1982, 1985, 1986).

Наиболее знаменательный период биографии Реймерса начинается в 1966 г., когда он переезжает сначала в Московскую область (заместителем директора по науке Приокско-Террасного заповедника), а затем и в Москву (1968), где дебютирует в качестве чиновника Главного управления по охране природы, заповедникам и охотничьему хозяйству Министерства сельского хозяйства СССР.

Впрочем, для этой работы Реймерс не был создан и спустя год (получив как чиновник приличную квартиру!) возвращается в науку. Он меняет несколько мест работы, пока не получает лабораторию в Центральном экономико-математическом институте АН СССР, куда его пригласил М.Я.Лемешев, активно участвует в общественной жизни столицы и России (с 1988 г. - президент Экологического союза СССР, затем - РСФСР) и, наконец, за год до смерти (1992) становится деканом-организатором экологического факультета Московского независимого эколого-политологического университета.

Жизнь Реймерса в московский период напоминала свечу, которая горела с двух концов. Состояние здоровья ухудшалось, ему делали одну операцию за другой (не только в Москве, но и в США; в одном из очерков он с грустным юмором сравнил идеальный порядок и оперативность в американском госпитале с условиями в нашей далеко не худшей академической больнице). Но Реймерс продолжал лихорадочно работать и участвовать в десятках семинаров, симпозиумов, научных конференций в разных концах России и за рубежом (хотя, к сожалению, в состав российской делегации из 180 человек на конференцию “Рио-92” он не попал…).

Реймерс по-прежнему писал книгу за книгой, в том числе и наиболее фундаментальную монографию 1992 г. “Надежды на выживание человечества (концептуальная экология)”, переизданную в 1994 г. под названием “Экология (теории, законы, правила, принципы и гипотезы)”. В последние годы жизни его фамилия не сходит со страниц журналов “Наука и жизнь”, “Природа”, “Химия и жизнь” и др. и центральных газет. Он становится страстным трибуном-защитником природы и борцом за организацию экологического фронта. Именно в такой продуктивный период творчества он умирает от перитонита.

Книга Штильмарка - биографическая повесть, и несмотря на то, что ее автор постоянно характеризует деятельность Реймерса как ученого, задача анализа его теоретического наследия не ставилась. Лишь в последней главе “Жизнь после жизни” Штильмарк попытался оценить живучесть идей ученого. Рецензент не собирался обсуждать теоретические взгляды ушедшего, но поскольку этот вопрос все-таки поднят, несколько слов о теоретическом наследии Реймерса сказать необходимо.

Для его наследия характерна неровность, что связано с вулканическим научным темпераментом и работоспособностью, которыми обладал Реймерс. Он остро чувствовал заказ времени на разработку концепции выживания человечества и ощущал неподготовленность отечественного научного сообщества для исполнения этого заказа, ужасаясь бедламу, созданному набежавшими в экологию дилетантами.

Реймерс пытался один заполнить все пробелы и буквально мчался от проблем биологической экологии к социальной. Понятно, что сплошь и рядом он опирался на свой талант дедуктивного мышления, а его озарения часто не подтверждались фактическим материалом. В конце жизни он выучил английский язык, но зарубежной литературы должным образом все равно не знал, что, конечно, снижало качество его публикаций. Нередко экология Реймерса была просто эмоциональной.

Современная наука развивается столь стремительно, что времени для утверждения классиков просто не хватает. Безжалостная история просеивает наследие любого ученого и сохраняет лишь немногое из того, что он сделал. Поэтому нет оснований для обид Ф.Р.Штильмарка на ученых, которые не цитируют Реймерса, или на тех, кто высказал в его адрес жесткие критические замечания (в их число попал и рецензент). Как пишет научный редактор книги В.В.Дежкин, для того, чтобы произошел естественный процесс “кристаллизации учения Реймерса”, необходимо время.

Прогноз того, как пойдет этот процесс, сегодня дать сложно. Бесспорно одно: прометеевский образ Николая Реймерса, ученого-стоика, боровшегося за свои идеи и много сделавшего для становления российской экологии, войдет в историю. И этому поможет рецензируемая книга.

НОВЫЕ КНИГИ

Математика. Физика

В.Ф.Зайцев, А.Д.Полянин. СПРАВОЧНИК ПО ОБЫКНОВЕННЫМ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫМ УРАВНЕНИЯМ. М.: Физматлит, 2001. 576 с. (Справочная физико-математическая литература)

Справочник содержит около 5200 линейных и нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений с решениями. Особое внимание уделяется уравнениям общего вида, которые зависят от произвольных функций. Приведены некоторые точные решения уравнений нелинейной механики и теоретической физики, которые встречаются в задачах теплопроводности, массопереноса, гидродинамики, теории упругости, колебаний, горения, химических реакторов и др. В ряде разделов указаны также асимптотические решения.

Во введении даны основные определения и кратко описаны точные, асимптотические и приближенные методы решения уравнений и задач теории обыкновенных дифференциальных уравнений. Приведены формулировки теорем существования и единственности решений. Рассмотрены линейные краевые задачи и задачи на собственные значения. В приложении описаны свойства наиболее распространенных специальных функций.

Генетика

М.Д.Голубовский. ВЕК ГЕНЕТИКИ: ЭВОЛЮЦИЯ ИДЕЙ И ПОНЯТИЙ. СПб.: Борей Арт, 2000. 262 с.

Генетика оформилась как наука в начале XX в. Бурный период ее развития ознаменован расшифровкой нуклеотидного состава геномной ДНК десятков видов вирусов, бактерий, грибов. Полным ходом идет секвенирование ДНК хромосом важных культурных растений - риса, кукурузы, пшеницы. В 2000 г. был полностью расшифрован нуклеотидный состав двух хромосом человека (21-я и 22-я пары).

В книге проанализированы парадоксы драматической вековой истории генетики, начиная с законов Г.Менделя и кончая долгим непризнанием идей первооткрывателя подвижных элементов Барбары Мак-Клинток. Описаны резкие изменения в системе взглядов на организацию генома и формы наследственной изменчивости, вызванные серией открытий 70-80-х гг. Показана важная роль принципа облигатности в структуре и функции генома и разных форм неканонической (немутационной) наследственной изменчивости. Впервые сопоставлены постулаты классической и современной генетики, например, о ненаследовании возникших в ходе онтогенеза признаков. Специальная глава посвящена роли неканонической наследственной изменчивости в области теории и практики медицины.

Медицина. География

С.М.Малхазова. МЕДИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТЕРРИТОРИЙ. Картографирование, оценка, прогноз. М.: Научный мир, 2001. 240 с.

История отечественной медицинской географии начинается с середины XVIII в. Первые медико-топографические работы выполнялись преимущественно врачами и были направлены на обеспечение потребностей военно-медицинской службы русской армии.

В России исторически сложилась ситуация, при которой медицинская география заняла прочное место в системе географических наук. Поэтому исследование базируется на использовании картографического метода и математико-картографического моделирования.

Книга посвящена медико-географическому анализу, изучению системы человек-окружающая среда, усовершенствованию методов анализа и картографирования на модельных территориях.

Во введении в историческом аспекте рассмотрены теория и методология исследований, определены основные направления современной медицинской географии. В первой части изложена сущность медико-географического анализа природных ландшафтов. Показаны пути моделирования пространственной структуры ареалов болезней. Вторая часть посвящена анализу природно-антропогенных комплексов. Предложена схема ре-гионального медико-экологического мониторинга.

В основу книги положены результаты многолетних (1976-1998) медико-географических исследований под руководством профессора А.Г.Воронова на кафедре биогеографии географического факультета Московского государственного университета им.М.В.Ломоносова.

Геология. Тектоника

А.О.Мазарович. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ЦЕНТРАЛЬНОЙ АТЛАНТИКИ: РАЗЛОМЫ, ВУЛКАНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ И ДЕФОРМАЦИИ ОКЕАНСКОГО ДНА. М.: Научный мир, 2000. 176 с.

В прошедшем столетии Атлантический океан стал своеобразным полигоном для выработки новых тектонических концепций. В его центральной части установлены все основные типы структур, известные в Мировом океане. Это срединно-океанический хребет, трансформные разломы, абиссальные котловины, асейсмичные поднятия, вулканические архипелаги и отдельные острова, подводные горы, пассивные окраины разных типов, островная дуга с глубоководным желобом и аккреционной призмой. Их положение детально отражено на всех тектонических и геодинамических картах.

Изучение рельефа дна Центральной Атлантики проводилось автором в составе отряда геоморфологов под руководством Н.Н.Турко (Геологический институт РАН) на судне “Академик Николай Страхов”. Результатом работ стала сводка новейших данных по рельефу, геологии и тектонике Центральной Атлантики. Дано описание Срединно-Атлантического хребта между экватором и 15° с.ш.

Показано широкое развитие процессов деформации осадочного чехла и усложнение рельефа дна в результате подвижки акустического фундамента разных амплитуд, знаков, возраста и масштаба. Установлены основные закономерности структурной эволюции вулканических островов вблизи Западной Африки и северо-востока Южной Америки.

Этнография

И.П.Глушкова. ИНДИЙСКОЕ ПАЛОМНИЧЕСТВО: МЕТАФОРА ДВИЖЕНИЯ И ДВИЖЕНИЕ МЕТАФОРЫ. М.: Научный мир, 2000. 264 с.

О том, что в Индии существует мощный культ бога Виттхала - владыки священного города Пандхарпура в южной части штата Махараштры (столица Бомбей), - до недавнего времени в России практически не знали. Исследование института индийского паломничества основано на данных полевых работ и анализе сакральных текстов - местных “величальных”, агиографий и религиозной лирики. Но еще в XI в. Индию посетил аль-Бируни и оставил записи о паломничестве как особом виде религиозной деятельности.

Паломничество для индийцев не обязательно - оно добровольно и достойно похвалы: паломник отправляется в “чистую” местность, к почитаемому идолу или к какой-нибудь священной реке. Там он совершает омовения, приносит дары, молится, бреет бороду и волосы на голове и только тогда возвращается домой. Но существует отдельная категория индусов, которые считают паломничество жизненной обязанностью. В книге рассматривается процесс стихийного формирования семивековой традиции.

Этой книги не было бы, если бы не романтическая целеустремленность А.Т.Аксенова, в прошлом заведовавшего кафедрой индийской филологии в Институте стран Азии и Африки при Московском государственном университете им. М.В.Ломоносова. Его помощником был Нарендра Говинда Калеркала, выпускник Сорбонны, впоследствии возглавивший лингвистический факультет Деканского колледжа в Пуне.

История науки

РОССИЙСКАЯ НАУКА НА ЗАРЕ НОВОГО ВЕКА: СБОРНИК НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫХ СТАТЕЙ. Под ред. В.П.Скулачева; Отв. ред. А.В.Бялко. М.: Научный мир; “Природа”, 2001. 496 с.

Этот сборник, авторами которого стали российские ученые, - четвертый по счету. Первый, вышедший в 1997 г., состоял из статей, победивших на конкурсе Международного научного фонда (Фонда Сороса). Остальные (выходившие в 1999-2001 гг.) представлены лауреатами конкурса Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ). Приятно отметить, что некоторые лауреаты 2000 г. сначала “пробовали перо” на страницах журнала “Природа”.

В сборнике 2001 г. опубликовано 47 статей, в которых представлены математика и практически все разделы естественных наук: механика, физика, астрономия, химия, биология, науки о Земле, обществе.

Г.А.Ушаков. ОСТРОВ МЕТЕЛЕЙ. ПО НЕХОЖЕНОЙ ЗЕМЛЕ. Сост. И.А.Ушакова, М.Г.Ушакова. СПб.: Гидрометеоиздат, 2001. 600 с.

Книга написана удивительным человеком, выдающимся полярным исследователем, географом Георгием Алексеевичем Ушаковым (1901-1963). Он исследовал архипелаг Северная Земля (последнее крупное географическое открытие на карте планеты), был первым губернатором на о. Врангеля, руководил спасением челюскинцев, организовал и успешно провел Первую Высокоширотную арктическую экспедицию. В 1936-1939 гг. он был начальником Главного управления гидрометеорологической службы СССР. С 1940 г. и до конца жизни Георгий Алексеевич работал в Академии наук СССР - занимал ответственные посты и возглавлял ряд крупных экспедиций. Вместе с академиком П.П.Ширшовым Ушаков создавал Научно-исследовательский институт океанологии АН СССР.

Прошло уже десять лет с тех пор, как вышло первое издание книги (1991), однако интерес к описываемым событиям по-прежнему велик. В первой ее части говорится о том, как на пустынный необитаемый остров (о.Врангеля) высадилась группа эскимосов, возглавляемая Ушаковым. Вторая часть посвящена подвигу участников экспедиции (в составе четырех человек), которые обследовали Северную Землю и составили карту архипелага.

В книге использованы фотографии из семейного архива Ушаковых.