2003 г.
Нобелевские премии 2002 г.
физика
химия
физиология и медицина
|
2003 г. |
Нобелевские премии 2002 г. физика химия физиология и медицина |
Черные дыры в шаровых скоплениях
На сегодняшний день найдены более или менее достоверные свидетельства существования черных дыр лишь двух видов: «звездных» черных дыр - компактных невидимых компонентов двойных звезд с массами порядка нескольких масс Солнца (M¤) - и скрывающихся в галактических ядрах сверхмассивных черных дыр с массами в миллионы и миллиарды солнечных. Неоднократно сообщалось об открытии и третьей разновидности - черных дыр промежуточных масс (от сотен до десятков тысяч M¤), но во всех случаях масса оценивалась по яркости связанного с дырой рентгеновского источника, а надежность подобных оценок в последнее время подвергается сомнению.Две группы ученых из США утверждают, что с помощью Космического телескопа им.Э.П.Хаббла им удалось найти более весомое подтверждение реальности существования черных дыр промежуточной массы. Доказательством стали движения звезд в плотных ядрах шаровых скоплений.
Группой, возглавляемой Р.ван дер Марелом (R.van der Marel; Институт космического телескопа, США), была обнаружена черная дыра в центре шарового скопления M15 (созвездие Пегаса), удаленного от нас на 32 тыс. св. лет. Даже на таком гигантском расстоянии ученым удалось различить в ядре скопления отдельные звезды и по спектрам измерить их лучевые скорости. По этим данным авторы работы определили, как орбитальная скорость звезд зависит от расстояния до центра скопления, и установили, что звезды движутся в поле тяготения невидимого компактного тела с массой 4000 M¤. Современной астрофизике известен лишь один тип объектов, которые обладают такими свойствами, - это черные дыры.
Группа под руководством М.Рича (M.Rich; Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе, США) обнаружила черную дыру массой 20000 M¤ в гигантском шаровом скоплении G1, находящемся в 2.2 млн св. лет от нас, в галактике Туманность Андромеды (Gebhardt K., Rich R.M., Ho L. // Astrophys. J. (Letters). 2002. V.578. P.L41; Gerssen J. et al. // Astronomic. J. 2002. (В печати.) Препринт astro-ph/0209315). В данном случае говорить о наблюдениях отдельных звезд уже не приходится, и вывод о наличии черной дыры был сделан на основе анализа интегральных спектральных свойств ядра скопления.
Открытие черных дыр в ядрах шаровых скоплений нельзя назвать неожиданным. Их поисками астрономы занимаются уже несколько десятилетий. Интересно то, что черные дыры в шаровых скоплениях, как оказалось, следуют закономерности, установленной для сверхмассивных дыр в галактических ядрах: их массы, согласно наблюдениям на том же «Хаббле», составляют приблизительно 0.5% от массы родительской галактики. То же соотношение выполняется и в скоплениях М15 и G1, хотя по масштабам они уступают галактикам в десятки тысяч раз. Вероятно, между массами звездной системы и черной дыры в ее центре имеется фундаментальная связь, природа которой может пролить свет на образование структур во Вселенной.
Астрономия© Д.З.Вибе,
кандидат физико-математических наук
МоскваДвойной астероид вблизи земной орбиты
Американские ученые, возглавляемые Дж.Л.Марго (J.L.Margot; Калифорнийский технологический институт), детально исследовали радиолокационными методами астероид 2000 DP 107, который был открыт 29 февраля 2000 г. коллективом Линкольнской лаборатории при Массачусетсском технологическом институте. Многие его параметры долгое время оставались неизвестными, ясно было только, что орбита этого «близкоземельного» тела проходит всего в 0.045 а.е. от траектории нашей планеты, т.е. не далее чем в 19 расстояниях от Земли до Луны (См. также: Сколько астероидов угрожает Земле? // Природа. 2002. №9. С.80-81; Астероид угрожает // Там же. №12. С.72).
Теперь, использовав крупнейшие радиотелескопы Голдстон (Калифорния) и Аресибо (Пуэрто-Рико) с их декаметровой разрешающей способностью, группа Марго собрала интереснейшие данные. Оказалось, что астероид 2000 DP 107 не единое целое, а двойная система, оба компонента которой вращаются вокруг общего центра масс, совершая один оборот за 1.755±0.007 сут. Диаметр основного тела примерно 800 м, а его спутника - около 300 м. Расстояние между ними 2 км. Общая масса этой небольшой системы при плотности около 1.7 г/см3 составляет 4.6·1011кг, так что, столкнись она с Землей, - и последствия оказались бы катастрофическими.
Двойные астероиды - не столь уж большая редкость. В 2001 г. при изучении 300 таких астероидов существование собственных малых спутников было установлено у шести. Двойными оказались и давно известные астероиды №87 (Сильвия) и №22 (Каллиопа). Ученые не исключают возможность обнаружения у некоторых малых тел Солнечной системы и третьих, и даже большего числа спутников.
Существование двойных близкоземельных астероидов объяснило старую загадку: почему на Земле и на Луне кратеры, оставшиеся после столкновения с ними, иногда образуют близко лежащую пару. Стало ясно также, почему при наблюдении некоторых малых тел Солнечной системы их видимое излучение временами резко тускнеет: просто один компонент «прячется за спину» другого.
Организация науки. АстрономияScience. 2002. V.296. №5572. P.1445 (США).
Великобритания вступает в ESO
В июле 2002 г. достигнут важный этап в объединении научных усилий астрономов мира. На состоявшемся в Лондоне собрании Совета Европейской южной обсерватории (European Southern Observatory, ESO) Великобритания вступила в число стран-членов одной из ведущих астрономических организаций мира. На официальной церемонии Королевский астроном сэр М.Риз (M.Rees) сказал: «Присоединение к ESO позволит Великобритании восстановить утраченные ею позиции в оптической астрономии и повысит шансы европейской науки на успешную конкуренцию с американскими учеными».
Европейская южная обсерватория была учреждена в 1962 г. правительствами Бельгии, Германии, Нидерландов, Франции и Швеции. В то время британские ученые возлагали большие надежды на 3.6-метровый Англо-Австралийский телескоп, находящийся в Австралии, и считали, что обойдутся в исследованиях южного неба собственными силами. Однако к концу XX в. стало ясно, что для дальнейшего развития астрономической науки и техники усилий одной страны недостаточно. Поначалу Великобритания предполагала наращивать свое участие в ESO постепенно, но обсерваторию такой вариант не устроил. На дебатах в парламенте, посвященных этому вопросу, один из членов Палаты лордов с сожалением отметил, что, отказываясь от участия в ESO, Великобритания фактически закрывает себе дорогу к астрономическим исследованиям нового тысячелетия, поскольку «среди авторов замечательных открытий, которые будут сделаны с помощью VLT (Очень большого телескопа. - Ред.), не будет ни одного нашего астронома». Угроза такой перспективы подействовала, и уже в мае 2000 г. британский Исследовательский совет по физике элементарных частиц и астрономии заявил о готовности Великобритании вступить в ESO наискорейшим образом; формальное согласие обсерватории было получено 3 декабря 2001 г.
Для британских астрономов вступление их страны в ESO означает облегченный доступ к основным и вспомогательным телескопам комплекса VLT, а также к другим телескопам ESO, расположенным на нескольких чилийских вершинах Анд. Предполагается, что Великобритания примет активное участие в проектировании и создании системы интерферометров миллиметрового диапазона ALMA (Atacama Large Millimetre Array) и станет одним из лидеров создания 100-метрового телескопа OWL (Overwhelmingly Large Telescope - Ошеломляюще большой телескоп).
За право пользования инструментами ESO Великобритания обязуется предоставить в распоряжение обсерватории свои интеллектуальные и технологические ресурсы, более чем на 20% финансировать ее ежегодный бюджет и покрыть часть предыдущих расходов. Доля Великобритании в бюджете ESO, как и доля других стран, рассчитана на основе валового национального продукта. Кроме того, Великобритания установит на обсерватории Параналь (Чили) четырехметровый инфракрасный телескоп и предоставит ESO часть наблюдательного времени на инфракрасном телескопе UKIRT (UK Infrared Telescope), расположенном на Гавайских о-вах (США).
Всего теперь членами ESO являются 10 государств. Помимо Великобритании и стран-учредителей в их число входят Дания, Италия, Португалия и Швейцария.
Физика атмосферыThe Messenger. 2002. №108. P.1 (ESO);
http://www.eso.org/outreach/press-rel/pr-12-02.htmlЦиркуляция в тропической атмосфере усиливается
В 1998 г. был запущен американский искусственный спутник «Tropical Rainfall Measuring Mission»; двумя годами позже - другой спутник «Earth Observing System Terra». Оба были предназначены для изучения физических свойств облачности, а также энергии, излучаемой нашей планетой во внешнее пространство.
Выполненный в Колумбийском университете анализ полученных данных показал, что тепловое излучение Земли за период 1985-2000 гг. возросло более чем на 5 Вт с каждого квадратного метра поверхности (Для справки: поток солнечной энергии, падающий на Землю, равен 1360 Вт/м2. - Примеч. ред) (причем большая часть роста приходится на время после 1990 г.). За тот же период в тропической области количество отраженной солнечной радиации упало менее чем на 2 Вт/м2.
Выяснилось, что изменения потоков энергии в очень малой степени зависят от воздействия явления Эль-Ниньо - Южная осцилляция. Обнаружены независимые долгосрочные вариации радиационного бюджета Земли. Данные, характеризующие влажность верхней атмосферы, облачность, температуру приповерхностного слоя воздуха и скорость его вертикальных движений, подтвердили гипотезу, согласно которой изменения в потоках энергии связаны с интенсификацией тропической конвективной циркуляции, происходящей в масштабе десятилетий. Влажность воздуха над океаном повысилась, что усилило его движение в конвективных экваториальных районах. Одновременно в некоторых субтропических областях и на экваторе климат стал суше и облачность уменьшилась.
Измерения температуры Мирового океана показывают, что в середине 1990-х годов произошло ее заметное повышение, вызванное, вероятно, сочетанием уже весьма длительного потепления Индийского океана и Атлантики с экстремально высоким накоплением тепловой энергии в Пацифике за последние 10 лет.
Исследователи признают, однако, что с полной уверенностью обозначить механизм климатических перемен еще невозможно: слишком мала длительность спутниковых наблюдений за всеми этими эффектами.
ФизикаScience. 2002. V.295. №5556. P.838 (США).
Углеродные нанотрубки с борными нанобугорками
Казалось бы, такие параметры углеродных нанотрубок, как высокое аспектное число (отношение длины к диаметру), большой модуль Юнга и низкая плотность, обещают их выгодное применение в качестве армирующих наполнителей композиционных материалов (Подробнее см.: Дьячков П.Н. Углеродные нанотрубки - материалы для компьютеров XXI века // Природа. 2000. №11. С.23-30). Однако слабая связь между относительно инертными углеродными нанотрубками и матрицей ограничивает механическую прочность композита. Многочисленные эксперименты показали, что нанотрубки при нагрузке выталкиваются из матрицы, а не разрушаются внутри нее. Исследовались различные способы улучшения прочности композита. Один из них - нанесение на нанотрубки металлических или оксидных покрытий - улучшает связь только с внешним слоем многостенных нанотрубок, в то время как взаимодействие между внутренними слоями по-прежнему определяется слабыми ван-дер-ваальсовыми силами. Под влиянием растягивающего напряжения целостность многостенных нанотрубок с покрытиями нарушается: внешний слой снимается, как футляр, поэтому нужно обеспечить связь с матрицей и внутренних слоев.
Для решения этой задачи было предложено использовать твердофазную реакцию между углеродными нанотрубками и бором ( Lao et al. // Appl. Phys. Lett. 2002. V.80(3). P.500-502), в результате которой на поверхности трубок образуются нанобугорки из карбида бора (BxC), прочно связывающие не только трубки с матрицей, но и внутренние слои нанотрубок. Выяснилось также, что изолированные нанобугорки предпочтительнее сплошного покрытия.
Углеродные нанотрубки до (слева) и после (справа) образования бугорков.
Карбид бора - соединение с ковалентным типом связи - по твердости уступает только алмазу и нитриду бора, к тому же обладает отличными механическими, термическими и электрическими свойствами. Реакция между бором и углеродной нанотрубкой четко локализована, поэтому основная структура многостенной нанотрубки остается неизменной. Поверхностной диффузии бора нет, граница между нанобугорками и углеродными нанотрубками резкая. Поскольку химическая связь между ними, по-видимому, тоже ковалентная, она предотвращает разрыв по границе раздела фаз при нагрузке.
В эксперименте многостенные углеродные нанотрубки получали методом химического осаждения паров. В качестве источника бора использовали MgB2. Обычно бор реагирует с углеродом при температуре выше 1300°С, но при разложении порошка MgB2 (~600°С) образуется химически активный бор, взаимодействующий с углеродной нанотрубкой при более низких температурах. Нанотрубки осторожно перемешивали с порошком MgB2, заворачивали в танталовую фольгу и подвергали термообработке в вакуумной печи при 1100-1150°С в течение 2 ч. В итоге появлялись борные нанобугорки средним размером около 80 нм (в 2-3 раза больше диаметра нанотрубок), расстояния между ними варьировали от 30 до 500 нм.
Можно ожидать, что многостенные углеродные нанотрубки с нанобугорками из карбида бора будут идеальными упрочняющими наполнителями. К сожалению, таких трубок получили пока недостаточно для исследования их механических свойств, но это станет возможным после оптимизации процесса синтеза.
ЭлектроникаКогда графит предпочтительней алмаза
Алмазные пленки всегда считались перспективным источником электронов: благодаря присущему их поверхности отрицательному сродству к электронам пороговая напряженность электрического поля, при которой возникает автоэлектронная эмиссия, составляет до 1-10 В/мкм (у металлов и полупроводников она равна 103-104 В/мкм). Однако для получения стабильной эмиссии полевой катод должен быть изготовлен из материала с высокой электронной проводимостью, что современным алмазным технологиям пока недоступно.
Автоэлектронная эмиссия наблюдается также и в графите, причем плотность эмиссионного тока в уже реализованных катодах на основе графитоподобных материалов существенно больше, а пороговые напряжения меньше, чем в алмазных. Синтезировать же неалмазные углеродные материалы проще.
Группа ученых из Московского государственного университета им.М.В.Ломоносова провела сравнительное исследование эмиссионных характеристик, а также структурных и других особенностей различных углеродных пленок - от поликристаллического алмаза до графита, - которые были получены методом химического осаждения из газовой фазы. Оказалось, что лучшие параметры (пороговая напряженность электрического поля 1.5 В/мкм, плотность эмиссионного тока 1 мА/см2, плотность эмитирующих центров 106-10 см-2) имеют пленки из пластинчатых кристаллитов графита, ориентированных таким образом, что графитные базисные плоскости перпендикулярны поверхности подложки. В результате на поверхности катода образуется слой атомов с модифицированной электронной конфигурацией, которая позволяет существенно снизить работу выхода для электронов.
ТехникаЛазер «на квантовой шестеренке»
Лазеры микроскопических размеров нужны во многих областях, особенно - в системах оптоволоконной связи, где размер активной части лазера равен в идеале поперечнику оптического волокна. Однако в данном случае мешает то обстоятельство, что отношение объема активного элемента к площади его поверхности падает примерно пропорционально размеру элемента. Поскольку энергия накачки при прочих равных пропорциональна объему, а выход света через боковые поверхности составляет чистые потери, при дальнейшей миниатюризации они становятся лимитирующим фактором.
Некоторые рецепты, как избежать этих потерь, известны. Можно нанести на боковую поверхность дифракционную решетку так, чтобы свет максимально отражался обратно. Другой способ (он используется для лазеров в форме микроскопических дисков) - подобрать параметры таким образом, чтобы свет ходил по цилиндрической поверхности внутри диска без затухания, как звук в знаменитой Пекинской галерее шепотов, иначе говоря, чтобы для боковой грани осуществлялось условие полного внутреннего отражения.
Оба подхода удалось совместить в одном приборе - в лазере «на микрошестеренке». Этот миниатюрный лазер, похожий также на шляпку гриба, оказался вполне функциональным. «Шляпка» представляет собой многослойную структуру из напряженных квантовых ям (5 нм), барьеров (1.2 мкм) и оптических согласующих слоев в системе GaInAsP. Максимум в спектре спонтанного излучения в такой структуре приходится при комнатной температуре на 1.55-1.58 мкм, что соответствует оптимальной длине световой волны для оптоволоконных применений. «Зубья шестеренки» формируются комбинацией нескольких методов литографии высокого разрешения; диаметр сплошной части 2.2-3.2 мкм, глубина выступов от 50 до 270 нм. Таким образом, на боковой поверхности нового лазера получается от 16 до 24 «зубьев», которые и создают отражающую решетку.
Фото лазера «на микрошестеренке»,
полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа.Испытание лазера «на квантовой шестеренке» проводилось при непрерывной оптической накачке диодным лазером с длиной волны 0.98 мкм. Возбуждающее излучение направляли непосредственно через «шляпку гриба». Генерация была обнаружена на длине волны 1.60-1.67 мкм. Пороговая плотность накачки в новом лазере составляет 17 мкВт, что по крайней мере вдвое ниже, чем у дисковых микролазеров без «зубьев».
ЭкологияЧто делать с радиоактивными отходами?
В апреле 2002 г. президент США Дж.Буш подписал документ, рекомендующий использовать недра под горой Юкка (штат Невада) для хранения 70 тыс. т высокорадиоактивных отходов, скопившихся главным образом в результате эксплуатации коммерческих АЭС. Решение одобрено далеко не всеми. Так, власти штата Невада направили в Конгресс США официальный протест, рассмотрение которого по всем инстанциям займет, возможно, несколько лет. И это несмотря на продолжавшиеся свыше 15 лет исследования, предпринятые Министерством энергетики США, в ходе которых были изучены буровые колонки в районе горы Юкка общей длиной около 25 тыс. м и проанализированы 18 тыс. геологических и гидрологических образцов (Letter to President Bush from Secretary of Energy. 14 February, 2002).
В полемике по этому жгучему вопросу выступил ряд видных специалистов. Р.С.Юинг (R.C.Ewing; Университет штата Мичиган в Анн-Арборе) и Э.Макфарлейн (A.Macfarlane; Массачусетсский технологический институт в Кембридже) считают, что президентское решение принято преждевременно, в частности потому, что нет данных о долгосрочном взаимодействии между атомными процессами и коррозионными явлениями в материалах, из которых изготовлены контейнеры для отходов. Неизвестны также масштабы возможной здесь в отдаленном будущем (десятки тысяч лет) вулканической активности, изменений климатических условий и т.п.
Рекомендации Министерства энергетики основаны на утверждении, что доза облучения, которую смогут получать в течение… 10 тыс. лет люди, находящиеся в радиусе 20 км от хранилища, будет безопасной. Однако противники убеждены в безосновательности такого заключения. Косвенным признанием своей правоты они считают факт отказа от первоначального плана использовать естественные преграды распространению радионуклидов (геологические свойства окружающих пород) и положиться на искусственные инженерные сооружения, главным образом на металлические упаковки, изолированные от влаги специальными зонтичными щитами (См. также: В США заработало долговременное хранилище слаборадиоактивных отходов // Природа. 1999. №3. С.117; Радиоактивные отходы предполагается хранить в Нью-Мексико // Там же. 2000. №5. С.83-84).
Поспешные решения в пользу горы Юкка принимаются под давлением владельцев АЭС и властей тех штатов, на территории которых расположены временные хранилища радионуклидов; давление усугубляется опасениями возможных нападений со стороны террористов.
Science. 2002. V.296. №5568. P.659 (США).
Организация науки. СоциологияЖенщины в европейской науке
Известная правозащитная организация - Хельсинкская группа - проанализировала положение женщин-ученых в западноевропейских странах по данным конца 90-х годов. Оказалось, что ни в одной из этих, считающихся передовыми, стран представительницы слабого пола не составляют и половины сотрудников, занимающихся точными и естественными науками (См. также: Роль женщин в науке мусульманских стран // Природа. 2001. №8. С.87-88). Правда, численность студентов обоих полов обычно сбалансирована, но в штатных расписаниях исследовательских учреждений пропорции уже совсем другие.
В наилучшем положении неожиданно для многих оказались женщины-ученые в Португалии: в области естественных наук их число достигает 48%, а среди инженеров и техников с высшим образованием - около 29%. На втором месте Ирландия: здесь женская когорта составляет 44 и 25% соответственно.
Британцы отдали дамам 31% должностей в естественных науках и 14% в области инженерии. Почти такие же показатели в Италии. В Финляндии, Швеции и Франции среди физиков и химиков слабый пол составляет 39%, а среди инженеров от 17 до 19%. Германия с 14 и 9% соответственно занимает 10-е место (после Дании и Австрии), Бельгия с 11 и 2% стоит на предпоследней строке, а замыкают этот список Нидерланды: в их лабораториях женщин лишь 8%, а в инженерно-конструкторских бюро - едва ли 6%.
Министр по делам науки Португалии Л.Сильва (L.Silva) считает, что относительным успехам ее страны в деле равноправия полов способствует, в частности, рост государственных ассигнований на исследовательскую деятельность примерно на 10% в год. А Министерство образования Нидерландов видит причину несбалансированности в традиционном поведении самих молодых женщин: они предпочитают гуманитарные дисциплины.
Многие исследователи считают решением проблемы изменение учебных программ в технических вузах в сторону большей «междисциплинарности», что сделает их более привлекательными для женщин.
ГеофизикаScience. 2002. V.295. №5552. P.41 (США).
Последствия падения юкатанского астероида
Общепринят факт: 65 млн лет назад Земля столкнулась с небесным телом, диаметр которого около 10 км; удар от взрыва силой в 100 млн Мт пришелся на район, где ныне находится п-ов Юкатан, но отозвался на развитии жизни всей планеты. Поднятые взрывом тучи пыли напрочь закрыли Солнце; без корма остались растительноядные животные, а за ними - и хищники. Такой сценарий отвергает американский геолог К.Поуп (K.Pope; Исследовательский центр компании «Geo Arc»). Он собрал и проанализировал имеющиеся данные о размерах и концентрации зерен кварца, которые обнаруживаются по всей Земле в слоях, относящихся ко времени катастрофы. Установлено, что размеры относительно крупных обломков резко уменьшаются по мере удаления от места столкновения - так и должно быть, если они выпадали из разносимых ветром облаков, а не просто были выброшены ударной волной.
Построенная Поупом математическая модель распространения частиц одними только ветрами подтвердила, что размеры и массы зерен кварца совпадают с их распределением в соответствующих геологических слоях, но это прослеживается лишь в случае, если общая масса выброшенных обломков относительно невелика. Приняв, что распределение частиц по их величине было примерно таким же, как и пепла при современных вулканических извержениях, исследователь пришел к выводу, согласно которому лишь менее 1% обломков имели субмикрометровые размеры. Следовательно, вся масса поднятой тогда в воздух пыли была на один-два порядка меньше, чем необходимо, чтобы, преградив путь солнечному излучению, прервать процессы фотосинтеза и погубить растительность. Вероятно, эту «тьму в полдень» можно сравнить с сегодняшним пасмурным зимним днем в средних широтах.
Если бы пыль действительно могла вызвать всеобщее вымирание, такие события должны были совершаться не раз за последние несколько сот миллионов лет - ведь в этот период времени Земля неоднократно сталкивалась с телами значительно более крупными. Поэтому геофизик К.Цанле (K.Zahnle; Исследовательский центр Эймса НАСА США) поддерживает гипотезу, согласно которой причиной катастрофы являлась не пылевая завеса, а глобальные пожары, приведшие к задымлению всей планеты.
Если действительно не пыль служила непосредственной причиной гибели древней флоры и фауны, то следует признать, что последствия для природы от столкновений Земли с крупными объектами были до сих пор существенно завышены, а падение сравнительно мелких тел вообще не носит глобально катастрофического характера. Тем самым по-новому решается вопрос о степени опасности для человечества подобных космических событий.
ГеофизикаGeology. 2002. V.28. №12. P.1119 (США).
Горячие точки оказались подвижными
Приверженцы теории плитовой тектоники считали, что источник, питающий магмой вулканы Гавайских о-вов, неподвижен. Плиты земной коры перемещаются над ним, а сам этот источник служит вехой таких перемещений, оставляя на земной поверхности след в виде вулканов. Специалисты насчитывали по всей планете до 40 горячих точек, в их числе: Гавайская, Йеллоустонская (на стыке штатов Вайоминг, Айдахо и Монтана), Исландская, на о-вах Питкерн и Галапагос (первые - на юге, вторые - в центре Тихого океана). Но в последние годы среди геофизиков возникли сомнения относительно их полной неподвижности.
Проверка истинности первоначальных утверждений легла на палеомагнитологов. Известно, что магнитное поле Земли около экватора имеет горизонтальную направленность, на магнитных полюсах - вертикальную, а между ними - наклонную в той степени, в какой данная точка удалена от них. Так как изначально расплавленные вулканические породы, застывая и отвердевая на поверхности, сохраняют направленность своего магнитного поля в «замороженном» состоянии, можно определить, на какой широте происходило извержение. Для Гавайской горячей точки ключевыми являются палеомагнитные характеристики в районе 19°с.ш. Задача собрать такие данные была поставлена перед участниками 197-го рейса «ДЖОИДЕС Резолюшн», который возглавляли палеомагнитологи Дж.Тардено (J.Tarduno) и Р.Данкен (R.Dancan).
Ранее (в 70-х и 90-х годах) палеомагнитные исследования проводились в северной части Тихого океана, у подводных гор Суико и Детройт. Уже тогда выяснилось, что эти возвышенности возникли более чем в 1 тыс. км к северу от нынешнего местонахождения Гавайской горячей точки, но немногочисленные тогда данные не смогли переубедить большинство геотектонистов. Теперь бурение осуществлялось по более совершенной методике в ключевых точках подводного Императорского хребта, простирающегося по дну Тихого океана почти строго на север от 30°с.ш. к западной оконечности Алеутской гряды.
На четырех подводных возвышенностях было в сумме пробурено 1200 м вулканических пород, лежащих под осадками. Располагая высококачественной информацией относительно ряда пунктов вдоль цепочки подводных гор, участники рейса, проведя первичный ее анализ, заключили, что Гавайская горячая точка в период с 81 по 43 млн лет назад действительно двигалась в южном направлении со скоростью 30-50 мм/год (это заметно быстрее, чем ныне дрейфует Северо-Американская плита). Недавно коллектив, возглавляемый Р.О’Коннеллом (R.O’Connell; Гарвардский университет, Кембридж) и Б.Стейнбергом (B.Steinberg; Университет штата Колорадо в Боулдере), построил компьютерную модель, которая воспроизводит механизм медленной конвекции мантийного вещества, вероятно, приводящий горячую точку в движение. Когда в модель ввели фактические данные, описывающие тихоокеанские плюмы, большинство из них отклонилось в южную сторону. Соответственно, сместилась и вершина плюма - горячая точка на земной поверхности. Скорость такого перемещения, согласно модели, должна составлять около 10 мм/год, что меньше величины, называемой Тардено и его коллегами, но сам факт подвижности горячей точки подтвердился.
В случае справедливости такого вывода находит новое объяснение факт резкого изгибания между 30 и 40°с.ш. тихоокеанской цепи подводных вулканов, где она из Гавайской переходит в Императорскую. До сих пор этот изгиб приписывали изменениям в направлении движения Тихоокеанской плиты, однако никаких доказательств тому найти не удавалось. Ныне представляется, что изменилась направленность мантийных потоков, как это бывает при повороте столба дыма со сменой направления ветра.
На конференции Американского геофизического союза (Сан-Франциско, декабрь 2001 г.), посвященной этой работе, почти все выступавшие согласились с тем, что по крайней мере Гавайская горячая точка не стоит на месте, а движется со скоростями, близкими к дрейфу континентов. Палеомагнитолог Р.Батлер (R.Butler) замечает, что в случае признания подвижности горячих точек потребуется пересмотреть ход перемещения плит земной коры в прошлом. Так, при быстром смещении Гавайской горячей точки на юг «отменяется» дрейф давно исчезнувшей океанической плиты Кула в северном направлении вдоль западного побережья Северной Америки; во всяком случае, с той большой скоростью, которую называли, исходя из неподвижности горячих точек. Но ведь именно плита Кула, как полагали, принесла на себе обломки континента из области, находящейся на широте нынешнего п-ова Кали
форния, и «прикрепила» их к современной канадской провинции Британская Колумбия. Подобный сценарий отменяется, так как обломки континента не могли перемещаться со скоростью, требуемой данной гипотезой. Облегчается положение геомагнитологов, которые для объяснения некоторых наблюдаемых фактов вынуждены привлекать «блуждание» магнитных полюсов. Дискуссия из залов конференции, на которой присутствовало 8500 человек, выплескивается на страницы научных журналов всего мира.
ГеофизикаScience. 2002. V.295. №5553. P.261 (США).
Фигура Земли изменяется
Как известно, твердое тело Земли несколько сжато с полюсов (около 0.3%) и расширено по экваториальному радиусу, что вызвано вращением планеты вокруг собственной оси. Поскольку вращение замедляется лунными приливами, сжатие планеты, а вместе с ним и динамическая сплющенность J2 (второй момент инерции) уменьшаются со временем. Это означает, что масса планеты перемещается из области экватора в более высокие широты, но очень медленно.
Впервые измерения J2 были проведены 20 лет назад американским геофизиком К.Ф.Йодером (C.P.Joder) и его коллегами, применившими спутниковый лазер; оказалось, что сплющенность Земли линейно сокращается на 3·10-11/год. В дальнейшем это подтверждалось в других экспериментах. К сегодняшнему дню изменения J2 прослежены в течение более 25 лет, и можно было бы сделать вывод об относительном постоянстве такого процесса, однако кроме замедления вращения планеты есть еще один фактор, влияющий на J2, - это уменьшение нагрузки на земную кору при массовом таянии ледников в полярных широтах. С достаточной четкостью регистрируются также естественные сезонные колебания в поднятиях земной коры, связанные с перераспределением атмосферных и океанических масс, происходящим по всей планете в течение года.
Однако недавно М.Кокс (C.M.Cox; компания «Raytheon Information Technology») и Б.Ф.Чао (B.F.Chao; Центр космических полетов им.Годдарда НАСА США) показали, что изменения фигуры планеты происходят более сложно. Они использовали высокоточные лазерные геодезические измерения, которые выполнялись в 1979-2001 гг. с помощью аппаратуры, установленной на многочисленных спутниках. В итоге подтвердилось, что за большую часть этого периода J2 действительно постепенно сокращалось. Но с начала 1998 г. процесс неожиданно пошел в обратную сторону, причем весьма активно. Это означает, что масса стала перемещаться из высоких широт в более низкие.
Авторы обсуждают механизмы, которые в принципе могли бы приводить к подобным результатам. Например - таяние полярных ледяных шапок или альпийских ледников, однако это должно вызывать подъем уровня Мирового океана, что происходит далеко не в том масштабе, который необходим для наблюдаемого геодезического эффекта. Не подходят и сезонные «переливы» атмосферы из одного полушария в другое. Остаются лишь два возможных «виновника»: жидкое внешнее ядро планеты и океаны.
Кокс и Чао указывают, что примерно в 1999 г. нарушился вековой ход геомагнитного поля. Это могло повести к внезапному изменению в движении пород внешней жидкой части ядра планеты, за которым последовало и заметное изменение J2. Сам факт такого «рывка» недавно был подтвержден геомагнитными наблюдениями.
Специалисты возлагают большие надежды на только что начавшееся крупное геофизическое мероприятие GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment - Эксперимент по получению гравиметрических и климатологических данных). Запускаемые по этой программе спутники измеряют перераспределение масс планеты с большой точностью, высоким пространственным разрешением (до 300 км) и временными масштабами от месяца до нескольких лет.
Океанология. Космические исследованияScience. 2002. V.297. №5582. P.783, 831 (США).
«Jason» следит за Мировым океаном из космоса
7 декабря 2001 г. с базы ВВС США Ванденберг на орбиту высотой 1336 км запущен искусственный спутник Земли «Jason». Среди космических аппаратов, ведущих наблюдение за состоянием Мирового океана, он оснащен наиболее совершенной аппаратурой. Его альтиметр измеряет высоту спутника над океаном с очень высокой точностью, собирает данные о топографии океана (рельефе его поверхности), высоте волн, скорости и направлении ветра. Эти сведения спутник каждые 3 ч предоставляет для оперативных гидрометеорологических прогнозов. Особенно значима такая информация для прогноза Эль-Ниньо.
«Jason» сменит на орбите франко-американский спутник «TOPEX-Poseidon» (См.: Космическая альтиметрия // Природа. 1996. №1. С.118), работающий с 1992 г. Новый аппарат пролетает над теми же акваториями Мирового океана, но со сдвигом в 1 мин. Парный полет позволит точно откалибровать приборы спутника «Jason», а затем космический ветеран изменит свою орбиту так, чтобы оба аппарата могли фиксировать в океане явления очень малого масштаба.
Запуск спутника «Jason» - крупный успех его главного разработчика - Национального центра научных исследований Франции, а также НАСА США, создавшего для него многие измерительные приборы и систему позиционирования. Ввод аппарата в эксплуатацию стал важным шагом к созданию постоянной обсерватории над Мировым океаном. Непрерывное космическое наблюдение будет гарантировано: уже за двое суток до запуска спутника «Jason» началась реализация проекта «Jason-2» - новый аппарат должен вступить в строй в 2005 г.
Science et Vie. 2002. №1013. P.14-15 (Франция).
Согласно высказанной около 30 лет назад гипотезе, крупные массы воды в океане могут «разбавлять» друг друга без внешнего воздействия. Позже гипотеза была подтверждена наблюдениями, при которых обнаружили довольно четко ограниченные узкие течения («пальцы»), характеризующиеся большой соленостью; под воздействием термодинамических факторов они поднимаются и погружаются между определенными слоями воды. Однако оставалось неясным, достаточно ли эти течения сильны, чтобы играть существенную роль в перемешивании больших океанских масс.
На совместной конференции Американского геофизического союза и Американского общества лимнологии и океанографии (Гонолулу, февраль 2002 г.) были доложены результаты исследований, проведенных под руководством Р.Шмитта (R.Schmitt) сотрудниками Вудсхолского океанографического института (штат Массачусетс, США). Двигаясь вслед за распространяющимся инертным химическим веществом, специалисты в течение года изучали процессы, которые совершались в водах Атлантики восточнее о.Барбадос. В ходе этой экспедиции впервые удалось непосредственно измерить энергию, которой обладают эти солевые «пальцы».
До сих пор при измерении объема турбулентного смешивания вод в океане оказывалось, что он примерно в 10 раз меньше ожидаемого. Теперь океанографы установили роль в этом механизме солевых «пальцев»: там, где теплые и насыщенные солями воды лежат поверх холодных и пресных (что обычно для тропиков и субтропиков), солевые «пальцы» толщиной всего в несколько сантиметров (!) способны перемешивать водные массы на протяжении сотен километров без участия течений. Дело в том, что тепловая энергия многократно усиливает диффузию; она идет в 100 раз более интенсивно, чем при обычной диффузии солей в морской воде.
При наличии солевых «пальцев» к поверхности поднимаются многочисленные тонкие струи, образующие «колонны» толщиной в несколько десятков сантиметров. Такие колонны служат чем-то вроде теплообменника, в котором соленая вода передает тепловую энергию окружающей ее холодной и пресной, при этом сама становится более плотной и уходит вниз, а подогретая холодная, приобретя меньшую плотность, поднимается.
Работая в акватории, омывающей о.Барбадос с востока, исследователи, помимо прочего, проследили происходившее в течение 300 сут перемещение и перемешивание конкретной водной массы. Для этого в январе 2001 г. за борт было спущено 175 кг трассирующего вещества - жидкого гексафлорида серы. Контейнер с ним буксировался судном на постоянной глубине 400 м, пометив таким образом площадь в 24 км2. В этой акватории слой, насыщенный химикалиями и достигавший в толщину 20 м, занимал положение между двумя слоями солевых «пальцев». Распознать его было возможно еще и в ноябре 2001 г., когда количество химикалий составляло лишь 1 г/км3 морской воды.
Выводы о том, что перемешивание океанических вод происходит в первую очередь под воздействием тонких солевых «пальцев», а не собственно течений, нашли высокую оценку у видного специалиста Р.Пинкела (R.Pinkel; Скриппсовский океанографический институт в Ла-Холье), который подчеркнул, как важно теперь установить распространенность подобных процессов в иных акваториях Мирового океана.
ВулканологияScience. 2002. V.295. №5561. P.1821 (США).
Ньирагонго - примечательный вулкан Африки
С начала 2002 г. возобновил активность вулкан Ньирагонго (3469 м над ур.м.), расположенный на территории Республики Заир. С южных склонов всего за двое суток вытекло примерно 20 млн м3 раскаленной лавы. Поток быстро достиг г.Гома, стоящего на берегу оз.Киву. Из 400 тыс. населения не менее 300 тыс. пришлось спешно эвакуировать. Лава залила 13% территории города, лишив крова более 40 тыс. человек; сокрушив строения близлежащего аэропорта, она соприкоснулась с водами оз.Киву. В район бедствия немедленно прибыла большая международная группа вулканологов. Специалисты многократно совершали осмотр вершины и склонов с вертолета; часть экспедиции изучала состояние обезлюдевших берегов оз.Киву и его вод.
Следует отметить, что еще в декабре 2000 г. сейсмические станции обсерватории Гома начали регистрировать локальные «рои» землетрясений, но казалось, что их источником был не Ньирагонго, а расположенный поблизости вулкан Ньямурагира, входящий в тот же горный массив Вирунга. Сравнительно сильное землетрясение (M » 4.0 по Рихтеру) произошло 7 октября 2001 г.; оно было явно не вулканического, а редкого для здешних мест тектонического происхождения. В ноябре-декабре ученые отмечали на вершине Ньирагонго существенные изменения: сразу после тектонического события из кратера Сахеру, в 2 км от вершины, поднялся белый столб пара; темные клубы дыма выбросил один из небольших конусов, возникших в 1995 г.; температура в новорожденных фумаролах достигала 70°С; почва на поверхности прогрелась до 28°С (обычно не превышала 5-9°С).
В середине января 2002 г. на южном склоне горы, на высоте около 2800 м, возникла огромная, быстро распространявшаяся в направлении оз.Киву, система трещин. Расстояние в 10 км она прошла менее чем за 8 ч. Деревня Муниги, пригород Гомы, оказалась прямо над трещиной. Двухметровой ширины расселина обнаружилась и внутри кратера Сахеру. Над этим районом 18, 21 и 27 января проходил искусственный спутник Земли; работавший на его борту прибор MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) зафиксировал горячее пятно с центром вблизи кратера Сахеру. Постепенно затухая, оно 27 января было уже едва заметным. Собственно извержение завершилось после 20 января, но сейсмические события продолжались с разной частотой и различной магнитудой. Так, 22 января менее чем за 3 ч отмечено около 20 толчков средней и малой интенсивности; за следующие 5 сут - около сотни землетрясений с M>5 и эпицентрами между Гомой и самим вулканом.
Сейсмические станции Буленго, Катале и Гома по времени поступления к ним сейсмических волн установили точное местонахождение источника толчков, часть которых оказалась под оз.Киву.
Жители окрестных деревень в радиусе 6-10 км от вершины горы сразу после подземных толчков наблюдали ярко-красное свечение; позже на поля и крыши домов выпал пепел. Уже после основных событий, 24 января, внутри кратера образовался провал глубиной около 800 м. Одновременно почти полностью исчезли старые террасы в стенах кратера, по которым можно было судить о стоянии уровня лавового озера на разных этапах его истории. О существовании этого озера впервые сообщил немецкий геолог Г.А.фон Готцен еще в 1894 г. В январе 1977 г. оно внезапно вытекло и заново появилось в 1982 г., чтобы в следующем году снова пропасть.
Интересные показания дали женщины из деревни на берегу оз.Киву: за 3-5 сут до извержения уровень воды упал на несколько сантиметров, а крабы и раки начали выскакивать на поверхность;
20 и 21 января в маленьком озерном заливе появились мертвые рыбы и пузыри, поднимавшиеся со дна. Сразу после событий и местные рыбаки сообщили о заметных изменениях уровня озера; измерения подтвердили, что часть берега просела, а вода поднялась. В Гоме почва опустилась на 15-27 см. Проседание продолжалось и более месяца спустя после извержения. В гавани Гомы и на озерном острове оно достигло 50-60 см, причем в феврале-марте 2002 г. район погружения смещался на запад параллельно сдвигавшимся эпицентрам подземных толчков.
По данным геологических архивов, Ньирагонго некогда частично поглотил два более древних стратовулкана, унаследовав при этом около 100 конусов, вытянувшихся вдоль радиальных расселин. Как говорит история, Ньирагонго представляет значительную угрозу для окрестного населения.
ГеографияBulletin of the Global Volcanism Network. 2002. V.27. №3. P.2 (США).
Трансарктические плавания станут реальностью
При той скорости таяния ледяного покрова в Северном Ледовитом океане, которая отмечается ныне, новые судоходные маршруты будут открыты там уже через десяток лет. Такое заявление сделали специалисты ВМФ США. Сегодня лишь отдельные ледоколы способны прокладывать путь торговым судам через мощные ледяные поля. Однако в будущем все большее число рядовых судов смогут проходить арктическими дорогами. Скорее всего, через пять лет станет доступным в два летних месяца северо-восточный маршрут - вдоль арктических берегов России. Он резко сократит срок плавания из Европы в порты Восточной Азии и откроет новые рыболовные зоны.
Вместе с тем встает и новая проблема: как защитить Арктику, ее ранимую среду, над которой не проходят орбиты спутников связи и слежения? В равной степени американские власти обеспокоены и правовым статусом этих будущих маршрутов, поскольку и Россия, и Канада, несомненно, будут отстаивать статус своих территориальных вод.
ГеоморфологияSciences et Avenir. 2002. №662. P.25 (Франция).
Следы ледниковых наводнений
В последние годы появились многочисленные геологические, гляциологические и океанологические материалы, свидетельствующие о существовании в Северном полушарии в конце ледникового периода гигантских пресноводных водоемов - ледниково-подпрудных озер вдоль краев тающих ледников.
Их катастрофические прорывы создавали необычный рельеф, который впервые был описан в 1920-х годах американским геологом Дж.Х.Бретцем (J.H.Bretz) и назван им «Channeled scabland». На этой «изрезанной каналами» земле, расположенной на Колумбийском плато (штат Вашингтон), базальтовая поверхность рассечена многочисленными ущельями, каньонами, ступенями водопадов, образование которых, по мнению ученого, было связано с потоками вод, возникшими при таянии ледника. Однако гипотеза Бретца утвердилась лишь спустя 40 лет, когда похожий рельеф нашли в западной части штата Монтана, где существовало самое крупное из таких ледниково-подпрудных озер - Миссула; оно было порождено наводнением, произошедшим около 30 тыс. лет назад. Тогда ледяная плотина, которая удерживала талые воды, спускавшиеся с Кордильер, внезапно рухнула, и мощный паводок способствовал образованию глубоких каньонов, водопадов, толщи промытых галечников, а также гигантских знаков ряби течений (аналога обычной речной или ветровой ряби, увеличенной в десятки и сотни раз) (Рудой А.Н. Ледниковые катастрофы в новейшей истории Земли // Природа. 2000. №8. С.36-45).
Постепенно выяснилось, что южный край Лаврентийского оледенения, покрывавшего всю Канаду и значительную часть США, отступая и подтаивая, эпизодически заливал целые районы внезапными наводнениями. Пресная талая влага, поступавшая в конце концов в океан, влияла на циркуляцию морских вод и тогдашние климатические условия. Свидетельства гляциальных наводнений обнаружены и в Азии. Красноречивый пример - верховья Оби и Енисея, где существовала система громадных естественных водосливов, соединявших ледниковые озера, которые затопляли бассейны обеих рек. Здесь отступившие ледники тоже оставили после себя необычный рельеф.
Полагают также, что Каспийское и Аральское моря, когда-то имевшие много большие площади и объемы, были заполнены влагой талых ледниковых вод, и это позволяло им соединяться с Черным и Средиземным морями. Следы подобных катастроф находят и в горах, расположенных вдоль границ современной России, Китая, Монголии и центральноазиатских республик. Здесь подпруженные реки постепенно подтачивали ледяные плотины, а возникавшие при этом озера изливали содержимое на предгорья, преобразуя ландшафт.
Предполагаемые трансарктические маршруты судов.
1 - летняя площадь льдов по данным 1972-1990 гг.;
2 - площадь льдов, прогнозируемая к 2030 г.Видный российский гляциолог М.Г.Гросвальд считает, что влаги ледникового происхождения было так много, что она затопила мелководный ныне континентальный шельф Северной Азии, а затем распространилась и на юго-запад, где под водой оказались обширные площади сравнительно приподнятых земель (Подробнее см.: Гросвальд М.Г. Европейские гидросферные катастрофы и оледенение Арктики. М., 1999).
Недавние исследования показывают, что бассейн одной из величайших рек Северной Америки - Колумбии (длина более 2 тыс. км) - за последние 1.5-
2.5 млн лет неоднократно подвергался катастрофическим наводнениям. Впадая в Тихий океан, эта река несла с собой осадочные породы, которые перемещались течениями на тысячу километров от устья. Расход воды при таких событиях был огромным: в районе оз.Миссула и на Алтае он достигал примерно 20 млн м3/с, что сопоставимо с расходом многих крупных морских течений. Но если скорость последних не превышает нескольких метров в секунду, то поток талых вод несся со скоростью несколько десятков метров в секунду. В узких скалистых ущельях происходил подъем воды и возникала гигантская ударная волна, способная разрушать скалы и перетаскивать их крупные обломки.
Сравнительно молодая наука о гляциальных наводнениях делает первые шаги. Но уже теперь ясно, что в дальнейшем без нее не обойтись при воссоздании истории нашей планеты.
ПалеоклиматологияScience. 2002. V.295. №5564. P.2379 (США).
Нестабильность климата в эпоху оледенения
Сравнительно стабильному климату последних 10 тыс. лет в Северо-Атлантическом регионе предшествовал климат ледникового периода с резкими переходами от холодного (стадиального) состояния к теплому (интерстадиальному) (См., напр.: Климат на юге и севере изменялся в противофазе // Природа. 2001. №10. С.84-85). А.Шмиттнер, М.Юсимори и Э.Дж.Уивер (A.Schmittner, M.Yousimori, A.J.Weaver; Школа наук о Земле и океане при Университете Виктории, провинция Британская Колумбия, Канада) построили математическую модель, которая демонстрирует взаимодействие между атлантической термохалинной циркуляцией и прилегающим континентальным ледниковым покровом. Оказалось, что такое взаимодействие может служить спусковым механизмом для возникновения резких потеплений и в то же время лимитировать продолжительность циркуляции, характерной для интерстадиального состояния климата. Именно в этом исследователи видят причину возрастания переменчивости климата в ледниковые эпохи.
Модель показывает, что уменьшение числа отколов айсбергов в сравнении с периодом времени, когда они происходили достаточно часто, тоже способствовало быстрым, в пределах всего нескольких столетий, потеплениям в ледниковое время.
АрхеологияScience. 2002. V.295. №5559. P.1489 (США).
Как возродить афганские древности?
В марте 2001 г. весь цивилизованный мир был потрясен вандализмом талибов, поднявших руку на древнейшее наследие афганского народа (Истории и искусству нанесен тяжелый удар // Природа. 2001. №12. С.64). По-своему прочитав Коран, они решили на подвластной им территории уничтожить все живописные и скульптурные изображения любого живого существа: дескать орнамент пусть остается, а все, что волею Аллаха движется, не имеет права быть воспроизведенным. Между тем еще за тысячелетие до своей исламизации, даже до возникновения магометанства, местные жители исповедовали буддизм и на древних караванных путях, связывавших страну с Индией, возводили объекты поклонения. До талибов никому и в голову не приходило сокрушать каменные статуи Будды, простоявшие в труднодоступной провинции Бамиан 1700 лет и давно превратившиеся из предметов религиозного почитания в памятники многовековой культуры, принадлежащей всему человечеству.
Настало время подсчитать нанесенный талибами урон. Выяснилось, что в том же гористом районе Бамиан бесследно исчезли занимавшие около 150 м2 древние фрески, украшавшие скальные ниши. Разграблено или изуродовано множество экспонатов Национального музея в Кабуле (вряд ли подлежит восстановлению и само его здание). Сильно повреждены религиозный комплекс древних огнепоклонников-зороастрийцев Сурхкоталь на севере страны, несколько средневековых мавзолеев в Герате и построенная в IX в. мечеть в Балхе. Пока еще не удалось проверить слухи о разрушениях под Джелалабадом, где находились уникальные сооружения времен Александра Македонского, представляющие собой смешение буддийских традиций с эллинистическими.
ЮНЕСКО призвала помочь возрождению памятников Афганистана. На обращение уже откликнулись многие культурные и финансовые учреждения разных стран, а также немало людей, которым небезразлична судьба объектов, включенных в Мировое наследие.
Интересный план предложил, например, швейцарский архитектор П.Бухерер-Дитши (P.Bucherer-Dietshi): собрать со всего света фотографии Стоящего Будды, оцифровать их, создать на этой основе модель скульптуры в масштабе 1:10 и поставить в музее, который уже создается в Бубендорфе (Швейцария) — он станет убежищем предметов афганской культуры, пока военные действия в несчастной стране не завершатся. Обойдется это в немалую сумму — примерно 1 млн долл. США, но первый шаг к возрождению реликвий (хотя бы их копий) будет сделан. Афганский министр информации и культуры Р.Махдум (R.Makhdoom), сам профессор истории искусств, поддержал замысел швейцарца: его осуществление послужило бы не только восстановлению памятников, но и возвращению потока туристов в страну.
Тем временем сотрудники ЮНЕСКО пригласили трех афганских археологов для поиска хотя бы части экспонатов Национального музея в Кабуле. Пока что среди завалов в фундаменте здания удалось обнаружить ящик с гончарными изделиями и примитивной керамикой, принадлежащими предкам современных пуштунов. Предстоит разыскать еще тысячи исторических реликвий, в том числе клад золотых предметов, найденный советскими учеными в конце 1970-х годов при раскопках в Северном Афганистане крепости Тилля-тепе (Золотой холм) (Подробнее см.: Сарианиди В.И. Бактрийское золото // Природа. 1980. №4. С.50—56). Поиски зачастую осложняются минными полями, которые остались после более чем 20-летней войны.
Официально о готовности участвовать в акции возрождения искусства и культуры Афганистана заявили правительства Италии, Германии, Австрии и Японии. Но многие ценности уже никогда не вернуть.Science. 2002. V.295. №5554. P.419 (США).
РЕЦЕНЗИЯ
А.В.Постников.
СХВАТКА НА «КРЫШЕ МИРА»:
Политики, разведчики и географы
в борьбе за Памир в XIX веке.
(Монография в документах.)
Общ. ред. акад. В.С.Мясникова.
М.: Памятники истор. мысли, 2001. 416 с.© В.Ж.Келле
В эпицентре «Большой игры»В.Ж.Келле,
доктор философских наук
Институт истории естествознания и техники им.С.И.Вавилова РАН
МоскваВремя и место описываемых действий - XIX в., Памир, высокогорный труднодоступный малонаселенный и малоисследованный район Центральной Азии, белое пятно на карте. На юге высятся Гималаи, простирается Индия - наиболее ценная колония в составе Британской империи. На западе, захватывая часть Памира, располагается территория Афганистана. На востоке Памир граничит с китайской провинцией Синьцзян. На севере - Арало-Каспийская низменность, горы, степи и пустыни Туркестана. Во второй половине столетия Туркестан стал объектом активной колониальной политики России. За короткое время она раздвинула свои границы в Средней Азии и приблизилась к рубежам Памира. В Англии это вызвало и беспокойство, и недовольство. А не вынашивает ли Россия планы захвата Индии? В результате Памир оказался в эпицентре так называемой «Большой игры» - драматического исторического противостояния великих империй - Британии и России, противостояния, в которое были вовлечены также Китай и Афганистан. Карты Памира создавались в этом политическом контексте.
Сюжет монографии построен на составлении карт Памира, на которых обозначены неисследованные ранее местности. Но если оставить без ответа вопрос, как все это происходило, история картографирования Памира останется совершенно непонятной. Имея это в виду, автор называет свой труд «сопряженным», комплексным, междисциплинарным. В итоге скрупулезное научное исследование на основе архивных документов превратилось в увлекательное повествование, которое читается, как приключенческий исторический роман. Материал говорит сам за себя. Автору надо было «только» его обнаружить, собрать и выстроить соответствующим образом, что и было сделано с блеском.
Это не сборник документов, а оригинальная работа, в которой приведено большое количество источников: копии карт, письма, докладные записки, записи бесед и т.д. Все иноязычные материалы даны как на языке оригинала, так и в переводе на русский, что увеличивает объем книги, но повышает ее научную ценность.
Автор работал во многих отечественных и зарубежных архивах разных стран Европы и Азии, включая Архив внешней политики Российской Империи (где, в частности, хранятся подаренные Индирой Ганди Советскому правительству материалы дипломатического архива вице-короля Индии), Российский государственный исторический архив, национальные исторические архивы Казахстана и Узбекистана, Британскую библиотеку в Лондоне, Национальную библиотеку в Париже, архивы Швеции, Финляндии, Польши (всего около 20). Их число впечатляет.
Очевидно, что одним из движущих мотивов этой огромной работы было стремление объективно отразить происходившее. Точность - профессиональное качество картографа.
В Англии существовало две партии. Одна действительно верила, что Россия стремится захватить Индию, другая исходила из того, что восточная держава на подобную авантюру не решится. Хотя прецедент имел место. В книге приводится малоизвестный факт: между императором Павлом и Наполеоном была достигнута договоренность о посылке совместного экспедиционного корпуса численностью в 70 тыс. человек в Индию. И лишь смерть Павла помешала осуществлению этого плана.
Немало интересных страниц в книге посвящено описанию Памира и населяющих его народов. Дело в том, что картографические работы вообще тесно связаны с этнографическими. В данном случае эта связь объясняется и тем, что некоторые карты труднодоступных районов Памира составлялись первоначально на основе словесных описаний. И вопрос о том, насколько им можно доверять, имел принципиальное значение. Кроме того, путешественники в суровых условиях Памира часто вообще не могли обойтись без помощи коренных жителей.
Первыми картографами Памира стали миссионеры-иезуиты, осуществлявшие свою деятельность в Китае в середине XVIII в. Их карты были представлены китайскому императору, а европейцам долгое время не были известны.
Интерес англичан к Центральной Азии возник с начала XIX в. Позднее ими была создана специальная служба для картографирования северных, пограничных с Индией, территорий. Работу эту выполняли офицеры английской разведки, специально обученные съемке на местности. Среди туземцев-разведчиков также встречались талантливые люди. Зная местные языки и обычаи, они приносили ценнейшую информацию, да еще вели пропагандистскую работу в пользу Англии против России. Иногда они включались и в состав экспедиций, возглавляемых англичанами.
Политический резонанс этой работы прозвучал в дипломатических переговорах между министрами иностранных дел России и Британии, проводившихся в 1872-1873 гг. и закончившихся соглашением о разделении сфер влияния двух государств. Англия была категорически против того, чтобы Россия и Индия непосредственно граничили друг с другом, и стремилась создать между ними буферную зону. Англия оказалась более подготовленной к переговорам, так как у русских было довольно смутное представление о территории Памира. Но, несмотря на это, Россия заключила очень важное для себя соглашение, определявшее северную границу Афганистана.
Несмотря на соперничество на уровне государств, между учеными и даже военно-топографическими службами шла активная переписка, происходил обмен информацией. «Представители их государственных военно-топографических служб старались объединить усилия в исследовании неизвестных европейцам уголков Центральной Азии, исходя во многом из гуманистических принципов необходимости обеспечения прогресса научных географических знаний» (с.110). Конечно, открывалось далеко не все. Материалы (включая карты), которые имели существенное военно-политическое значение, оставались секретными.
Во второй половине XIX в. Россия активизировала исследование территорий Средней Азии. Изучалась ее равнинная часть (Тянь-Шань), а Памир пока не привлекал к себе внимания. Лишь в начале 70-х годов экспедиция А.П.Федченко проникла в Алайскую долину и дошла до северной окраины Памира. Тогда же к России было присоединено Кокандское ханство, южные границы которого проходили уже по землям Памира. Теперь речь шла об изучении собственной территории, поэтому было организовано несколько крупных экспедиций, включавших в свой состав топографов. Значительный вклад во всестороннее изучение географии Памира внесли Н.А.Северцев и Г.Е.Грумм-Гржимайло. Последний организовал четыре экспедиции на Памир.
В особую главу автор выделяет период, охватывающий два последних десятилетия XIX в., когда окончательно решался вопрос об определении границ всех государств-участников «Большой игры». Россия, претендуя на территорию захваченного ею Кокандского ханства, стремилась уточнить его границы на Памире и в них утвердиться; Англия настраивала Китай и другие соседние страны против России. Роль буферной зоны между Индией и Россией отводилась Афганистану. Китай и Афганистан, прежде довольно безразличные к памирским землям, тоже начали ставить свои условия.
В книге детально прослеживаются все перипетии «Большой игры». Ее участники не просто безликие государственные структуры, но конкретные люди, целая галерея которых проходит перед читателем, например колоритные фигуры талантливейших английских эмиссаров, путешественников и исследователей - Ния Илеаса и Фрэнсиса Янгхазбенда, которые не только внесли значительный вклад в изучение Памира, но и повлияли на политику Британии в этом регионе, когда противостояние с Россией обострилось.
Выделяется экспедиция 1883 г. Д.В.Путяты, Д.Л.Иванова, Н.А.Бендерского, которые «буквально избороздили Памир вдоль и поперек» (с.156) и составили лучшие для того времени карты.
На военное руководство России большое впечатление произвел вывод Громбчевского «о решимости британских властей осуществить раздел Памира между Китаем и Афганистаном» (с.244). Россия посылает на Памир военно-рекогносцировочный отряд для ознакомления с обстановкой и проведения маршрутных съемок. Возглавлять его было поручено полковнику М.Е.Ионову - весьма решительному офицеру. Его имя неоднократно упоминается в работе. Британии не удалось осуществить свой план, потому что игнорировать присутствие России на Памире стало уже невозможно.
В последнем разделе книги описывается определение границ России с Китаем и Афганистаном, ознаменовавшее завершение длившейся почти целое столетие «Большой игры». Для России соглашение с Британией 1873 г. было принципиальным, и она настаивала на его неукоснительном соблюдении. Британия же в течение последующих двух десятилетий неоднократно под различными предлогами пыталась его нарушить, заявляя права Афганистана (что означало и распространение ее влияния) на территории, расположенные на правом берегу Пянджа.
Приведенная в работе переписка по этому вопросу читается с большим интересом. Аргументы России, подкрепленные сложившейся к тому времени реальной ситуацией, оказались более весомыми. Британия была вынуждена согласиться. Тогда появились предпосылки для определения оставшейся необозначенной афгано-российской границы между оз.Виктория (Зоркуль) и китайской территорией. Была создана трехсторонняя комиссия. Но участие афганских представителей было чисто формальным: эмиры ставили свои печати на согласованных документах. Вся реальная работа осуществлялась Россией и Британией и была успешно завершена в 1896 г. Между российской и индийской границами осталась узкая полоса афганской территории. Россия сохранила Памир под своей юрисдикцией.
Более сложным оказалось определение границы с Китаем, который не признал результаты русско-британско-афганской комиссии. Независимо от этого Россия в 1894 г. предложила Китаю де-факто существующее разграничение их территорий на Памире и получила согласие (фактически речь шла о проведении границы по естественному рубежу - Сарыкольскому хребту), оговорив, что это не окончательное решение. Вопрос остается открытым до сегодняшнего дня.
Книга представляет собой фундаментальное научное исследование, в котором речь идет о довольно уникальной и малоизвестной цепи событий в отдаленном от цивилизации, суровом и загадочном районе Центральной Азии, где непосредственно столкнулись интересы великих держав. В итоге за короткий исторический срок, несмотря на все трудности и препятствия, территория Памира была изучена, описана, нанесена на карту, т.е. перестала быть белым пятном. Я не географ и обсуждать специальные технические аспекты монографии не имею возможности. Единственное, о чем я сожалею, что к книге не приложена современная карта Памира, поскольку неспециалисту разбираться в исторических картах очень сложно. Но монография способна привлечь внимание любого интересующегося отечественной историей нового времени.
Возникает вопрос: а что нам до всего этого сейчас? Мир так изменился: Индия давно не колония Британии, Россия вернулась к границам XVII в., Таджикистан стал самостоятельным государством, Китай из полуколонии превратился в процветающую державу. Но историческая работа по-настоящему современна. Так, совсем недавно шли интенсивные переговоры по уточнению границ государств, образовавшихся после распада СССР, и КНР, где учитывались и соглашения, относящиеся к XIX в. Российские войска и ныне дислоцируются на границе с Афганистаном, а на его территории высаживаются английские морские пехотинцы, специально обученные для действий в горах. Книга возвращает нас к истокам этих процессов.
Но даже не это главное. Важно, что книга наводит на размышления, в ней собран фактический материал, позволяющий серьезно и осмысленно судить о роли России и Британии в Средней Азии, показывающий, как умело российские дипломаты и военные отстаивали интересы своего отечества.
НОВЫЕ КНИГИ
Физика. Техника
К.Одуан, Б.Гино. ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ. ОСНОВЫ GPS. Пер. с англ. Ю.С.Домнина; Под ред. В.М.Татаренкова. М.: Техносфера, 2002. 400 с. (Из сер. «Мир связи».)
За последние 50 лет это первое всеобъемлющее издание по физике и метрологии времени. Точность атомных часов и атомной шкалы авторы рассматривают в контексте фундаментальных физических исследований, а также в применении к таким техническим системам, как глобальные системы навигации и позиционирования.
Книга необходима для метрологов, астрономов, инженеров-разработчиков высокоточных время-частотных приборов и систем. Она послужит учебным пособием и справочником для специалистов в области геофизики, атомной физики, навигации и телекоммуникации.
Русское издание дополнено обширным разделом по физико-техническим основам и алгоритмам глобальной системы навигации (GPS), что позволяет рассматривать эту часть книги как первое учебное пособие по данной тематике в нашей стране.
Астрономия
П.Г.Куликовский. СПРАВОЧНИК ЛЮБИТЕЛЯ АСТРОНОМИИ. Под ред. В.Г.Сурдина. Изд. 5-е. М.: Эдиториал УРСС, 2002. 688 с.
Первое издание вышло в 1949 г. и называлось Справочник астронома-любителя. Книга быстро завоевала популярность. Следующие издания вышли под заголовком Справочник любителя астрономии, подразумевая, что и профессионалы тоже любят свою науку. С момента последнего, четвертого выпуска прошло уже
30 лет, поэтому потребовалась его коренная переработка, обновление практически всех данных, что и было сделано в новом издании, поддержанном грантом РФФИ.
В книге доступно и сжато излагаются задачи и методы изучения современной астрономии, а также развернута ее историческая хронология. Описываются небесные объекты: звезды, планеты и их спутники, кометы и астероиды, звездные скопления, туманности, галактики. Половину объема книги составляют 130 таблиц, содержащих данные о различных небесных явлениях. Это - предстоящие лунные затмения, солнечная активность за последние 300 лет. Даны названия звезд и созвездий, обозначены координаты обсерваторий и городов, параметры астрономических инструментов и др.
В приложении - карты Луны, Марса, звездного неба, координатные сетки для самостоятельного наблюдения Солнца и планет.
МедицинаП.Г.Назаров. РЕАКТАНТЫ ОСТРОЙ ФАЗЫ ВОСПАЛЕНИЯ. СПб.: Наука, 2001. 423 с.
Эта монография - первое отечественное издание, посвященное индикаторам воспаления, к которым относят большую группу белков, содержащихся в плазме крови и в тканях.
Справочник содержит исчерпывающую информацию о пентраксинах (С-реактивном белке, сывороточном амилоиде Р и др.), фосфолипазах, протеазах и их ингибиторах (антитрепине, антихимотрипсине, макроглобулине и др.), белках лейкоцитов, тромбоцитов, эндотелиальных клеток и матрикса соединительной ткани, а также о других факторах, связанных с острой фазой воспаления.
Рассмотрена роль реактантов в иммунорегуляции и защите организма, их диагностика при разных видах патологии. Дан подробный предметный указатель.
Океанология
А.М.Сагалевич. ГЛУБИНА. М.: Научный мир, 2002. 320 с.
В книге подводятся итоги многолетних исследований, проводившихся с применением подводных обитаемых аппаратов «Мир-1» и «Мир-2», базирующихся на судне «Академик Мстислав Келдыш», где с 1989 г. по настоящее время ведет научную работу А.М.Сагалевич. Рассматриваются этапы создания глубоководных аппаратов, их техническое обеспечение. Даны результаты исследований гидротермальных полей на дне океана, рассмотрена специфика технических операций на погибшей атомной подводной лодке «Комсомолец» и таких затонувших объектах, как «Титаник», «Бисмарк» и японская подводная лодка времен второй мировой войны «I-52».
Книга прекрасно иллюстрирована: 150 цветных фотографий дают представление о подводном мире, освещают рабочие моменты на борту судна и на поверхности океана.
Автор с 1965 г. работает в Институте океанологии им.П.П.Ширшова РАН и на его счету как пилота глубоководных аппаратов более 2000 так называемых подводных часов.
Геология
И.А.Резанов. ЭВОЛЮЦИЯ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О ЗЕМНОЙ КОРЕ. Отв. ред. И.Н.Томсон. М.: Наука, 2002. 299 с.
За последние четыре десятилетия в представлениях о строении и эволюции земной коры сложились две альтернативные концепции. Первая разделяет структуру коры на древние платформы и геосинклинально-складчатые пояса, а океаны рассматривает как опустившиеся части былых континентов. Вторая считает океаническую кору новообразованной в результате спрединга и допускает раскол континентов и их горизонтальные перемещения.
В выборе между двумя концепциями решающее значение имеет геологическая интерпретация геофизической информации о структуре континентальной и океанической коры. Этой важнейшей проблеме и посвящена книга.
Автор с исторической точки зрения описывает состав и происхождение земной коры, а также становление геологической, гравиметрической и сейсмической моделей. В книге обсуждаются дискуссионные проблемы происхождения, эволюции и современного состояния различных типов коры на примере существующих геотектонических концепций. Рассмотрены условия образования и дальнейшая эволюция первичной коры Земли, а также причины возникновения тонкой океанической коры.
АрхеологияМ.Г.Жилин, Е.Л.Костылева, А.В.Уткин и др. МЕЗОЛИТИЧЕСКИЕ И НЕОЛИТИЧЕСКИЕ КУЛЬТУРЫ ВЕРХНЕГО ПОВОЛЖЬЯ. М.: Наука, 2002. 480 с.
В монографии опубликованы результаты многолетних раскопок многослойного торфяного поселения (Ивановское 7), ведущихся в Ярославской обл. Хорошая сохранность органических материалов делает этот памятник одним из опорных для изучения мезолита и неолита Русской равнины.
Авторы анализируют стратиграфию и планиграфию стоянки; описывают находки из камня, кости, рога, дерева и глины мезолитической бутовской, неолитических верхневолжской, льяловской и волосовской культур, а также небольшой могильник. В приложении указаны результаты радиоуглеродного датирования остатков флоры и фауны, дана характеристика антропологических особенностей древнего населения.
История науки
И.А.Зотиков. САГИ ПОЛЯРНЫХ МОРЕЙ: Необычное путешествие от Чукотки до Мурманска в августе 1991 г. М.: ТЕРРА, 2002. 416 с.
Игорь Алексеевич Зотиков - член-корреспондент РАН, полярник, писатель и художник. Он много работал в Антарктиде, дважды зимовал в составе советской и американской экспедиций; работал на ледниках Шпицбергена, Полярного Урала, на дрейфующих льдах Северного Ледовитого океана (станция «Северный полюс-19»).
Книга представляет собой написанный в форме эссе дневник путешествия, совершенного автором по Северному Ледовитому океану на атомном ледоколе «Советский Союз» от Чукотки до Мурманска в августе 1991 г.
Рассказы о полярных морях, о берегах, мимо которых шел ледокол, и судьбах их первооткрывателей, этнографические зарисовки, история о том, как экипажи атомных ледоколов не подчинились приказу ГКЧП - все это нанизано на нить сюжета. Репродукции 40 рисунков и 16 картин автора, сделанных с натуры в Арктике и Антарктиде, придают тексту особенную достоверность.
На переплете - фрагмент картины «Сентябрь в Арктике. У берегов Земли Франца-Иосифа» (1991).
История науки
Г.А.Чернов. ПЕЧОРСКИЙ КРАЙ - СУДЬБА МОЯ (По запискам геолога). М.: Научный мир, 2002. 388 с.
Георгий Александрович Чернов - потомственный геолог-полярник. Он открыл новые месторождения угля и нефти. Более полувека (1924-1984) отдал изучению недр Печорского края: работал в Республике Коми, Ненецком округе и на Полярном Урале. Исследовав самые труднодоступные районы Заполярья, Чернов обнаружил десятки геологических объектов, имеющих практическое промышленное применение. Он стал родоначальником трех городов на Севере: Инты, Воркуты, Усинска.
Чернов выявил более 300 археологических памятников, сыгравших большую роль в восстановлении истории края с начала заселения Большеземельской тундры. Он автор 160 научных трудов, 7 монографий и нескольких популярных работ.
В книге опубликованы воспоминания Георгия Александровича о своей жизни и об истории открытия Тимано-Пайхойской нефтегазоносной провинции. Интересно описываются романтика и тяготы геологических экспедиций, красота и суровость природы Печорского края.
В оформлении использованы фотодокументы из личного архива автора. На обложке: Чернов на р. Адзьва (1929).
