1998	[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] Новости науки Коротко Новые книги Памяти А.Л. Бызова

---

Гравитационная линза из невидимого вещества

ПРЕДСКАЗАННЫЙ Эйнштейном в 1916 г. эффект искривления луча света в поле тяготения массивного тела был подтвержден во время полного солнечного затмения уже в 1919 г. Астрономы заметили, что изображения звезд, видимые вблизи края солнечного диска, немного сместились относительно своих обычных мест. Однако мало кто мог ожидать тогда, что этот тончайший эффект, ставший тестом для новой теории тяготения, когда-нибудь породит важную научную методику. Впрочем, один молодой человек - швейцарский астроном Ф.Цвикки (1898 - 1974), работавший в Калифорнийском технологическом институте, - высказал в 30-х годах идею о том, что этот эффект можно использовать для оценки масс галактик, поскольку отклонение луча света вызывается любыми гравитирующими объектами. Много удивительных предсказаний, сделанных Цвикки, подтвердилось еще при его жизни (например, о том, что при взрыве сверхновой должна рождаться нейтронная звезда), но отклонение света галактиками впервые было обнаружено лишь в 1979 г. А к концу нынешнего века этот эффект превратился в мощный метод астрономии. Сейчас с его помощью пытаются решить загадку темной материи, которая, по-видимому, составляет основную долю вещества Вселенной, причем проявляет себя только посредством гравитационного взаимодействия. Астрономы изучают это невидимое вещество, используя "гравитационные линзы".

Для наблюдения эффекта гравитационной фокусировки необходим источник излучения, расположенный за скоплением изучаемой массы. Роль далеких и мощных источников света обычно играют квазары (судя по всему, - активные ядра молодых галактик). Гравитационной линзой при этом служит более близкая к нам массивная галактика или целое скопление галактик. Астрономы обнаружили уже около 20 гравитационно линзированных квазаров, изображения которых сильно искажены или даже расщеплены гравитационным полем массивного, но сравнительно тусклого объекта.

Если бы массивная галактика имела идеально сферическую форму, а квазар находился прямо за ней, то его точечное изображение превратилось бы в колечко ("кольцо Эйнштейна"). Однако галактики имеют сложную форму, а квазары могут располагаться как угодно, поэтому их изображения в гравитационной линзе обычно представляют систему из нескольких пятен, в простейшем случае - из двух, разделенных расстоянием порядка одной угловой секунды.

Характерная особенность квазаров - довольно быстрое и нерегулярное изменение яркости (по неясным пока причинам). Разумеется, каждое пятно в изображении квазара также изменяет яркость, но с характерной лишь для него задержкой во времени, поскольку свет, формирующий каждое изображение, добирается к нам своим путем. Измеряя задержку между соответствующими колебаниями яркости у двух изображений квазара, составляющую от нескольких месяцев до нескольких лет, легко вычислить разницу в длине путей светового луча. А если удастся определить форму галактики, то по задержке времени можно найти ее истинный размер. Сравнив его с наблюдаемым угловым размером галактики, легко узнать расстояние до нее, а исходя из положения линий в ее спектре - скорость удаления от нас.

Однако изучить галактику, выступающую в роли гравитационной линзы, оказалось гораздо сложнее, чем обнаружить искаженное ее влиянием изображение квазара. Слабое изображение галактики тонет в ярком свете квазара (хотя по земным меркам оба они архислабые: не ярче настольной лампы, зажженной на Луне). И все же астрономы взялись за эту задачу. Недавно группа специалистов под руководством Ф.Курбэна (F.Courbin; Институт астрофизики в Льеже и Обсерватория Париж-Медон) обнаружила и детально исследовала на Европейской южной обсерватории в Ла-Силлье (Чили) квазар HE 1104-1805, изображение которого явно указывало на эффект гравитационной линзы. Поиск отклоняющей свет галактики решено было провести в инфракрасном диапазоне спектра, поскольку именно туда сдвинут за счет эффекта Доплера максимум излучения удаляющейся от нас звездной системы.

Мерой скорости далеких объектов у астрономов служит красное смещение (z) линий в их спектре. Поскольку все далекие объекты удаляются от нас, смещение всегда происходит в сторону красной части спектра. С учетом релятивистских эффектов красному смещению z=1 соответствует скорость 180 тыс. км/с; при z=2 - 214.300 км/с; при z=3 - 233.300 км/с и при z=4 - 245.500 км/с. Чем дальше объект, тем быстрее он удаляется от наблюдателя; поэтому красное смещение служит также мерой расстояния до далеких галактик и квазаров. Однако простой связи тут нет, поскольку она определяется историей расширения Вселенной.

У галактик с красным смещением около z=1 максимум излучения смещается из видимой области спектра в близкую инфракрасную, поэтому их удобно наблюдать в спектральной полосе J (длина волны 1.25 мкм), а более далекие галактики легче исследовать в полосе К (2.2 мкм).

Квазар HE 1104 - 1805 с красным смещением z=2.316 и раздвоенным гравитационной линзой изображением был открыт в 1993 г. В 1995 г. наблюдения в спектральной полосе I (0.9 мкм) выявили между изображениями квазара слабый объект, природа которого осталась невыясненной из-за низкого качества изображений. Зато в 1997 г. изучение этого объекта с помощью новой техники и улучшенной математической обработки значительно продвинулось.

На этот раз астрономы добились углового разрешения 0.27", которое прежде было доступно лишь Космическому телескопу им.Хаббла. Правда, и при этом получить спектр слабой галактики, зажатой между двумя яркими изображениями квазара, не удалось. Но, сравнив ее по цвету с другими, хорошо изученными галактиками, астрономы смогли оценить диапазон возможных красных смещений: 1<z<1.8. А поскольку в спектре квазара были обнаружены линии поглощения объектом с красным смещением z=1.66, стало ясно, что они принадлежат именно галактике-линзе. Так удалось узнать ее красное смещение, которое соответствует скорости около 200 тыс. км/с и расстоянию от 6 до 9 млрд световых лет.

Если галактика-линза действительно расположена на таком расстоянии, то смещение во времени между вариациями блеска двух изображений квазара должно составлять три-четыре года. Измерив эту величину, астрономы через несколько лет смогли бы уточнить постоянную Хаббла. Однако обескураживает одна неожиданность: галактика видна ближе к более яркому изображению квазара, хотя расчет, выполненный для обычной эллиптической галактики, предсказывает противоположное смещение. Судя по всему, в преломлении лучей квазара помимо видимого тела галактики участвует большое скопление какой-то невидимой массы. С этим еще предстоит разбираться.

---

НОВОСТИ НАУКИ

Этология

Необычная паутинная сеть

Арахнологам известно чрезвычайное разнообразие паутинных сетей: это и вертикальные колеса кругопрядов, и горизонтальные постройки линифиид и теридиид, и воронки, и напочвенные ловушки... По-разному, а порой совсем необычно пауки могут использовать свою сеть. Один свисает на паутине над муравьиной дорогой, хватает муравья и стремительно подтягивается вверх. Другой держит всю свою паутину длинными ногами и, как сачком, накрывает ею добычу. Третий (теридиосома из семейства теридиосоматид) оттягивает середину своей очень упругой сети, настораживая ловушку; как только добыча оказывается под сетью, он отпускает сигнальную нить, и паутина накрывает жертву. Четвертый выстраивает между горизонтальной паутиной и почвой вертикальные нити, снабженные у самой поверхности земли клейкими капельками; цепляясь за эти капельки, жертва обрывает нить и взмывает вверх, к основной паутине, - чем больше барахтается насекомое, тем сильнее приклеивается к другим капелькам и запутывается в сети. Пятый размахивает в местах скопления насекомых единственной нитью с капелькой на конце; поймается добыча - паук тянет ее к себе, высасывает, а затем готовит новую нить. Перечень можно продолжать еще долго, вплоть до пауков-плевак, с дополнительными паутинными железами в головогруди: они просто заплевывают добычу (и других, менее расторопных пауков тоже) своей паутиной. Но вот недавно японские арахнологи А. и Э.Синкаи из Токио описали совершенно необычную сеть.

Мелкий и очень редкий паук Wendilgarda sp. из семейства Theridiosomatidae строит сети над водой и очень редко - по берегам. Паутина состоит из горизонтальных опорных и вертикальных липких нитей. Горизонтальные нити, слегка наклонные, присоединены к прибрежным камням и растительности. Вертикальные расположены между опорными нитями и водой. Самое удивительное - концы липких нитей каким-то образом соединены с поверхностью воды!

Японским арахнологам удалось непосредственно наблюдать, как строят сети и охотятся вендильгарды. Чтобы построить ловчую сеть, паук вначале опускается к самой поверхности воды на обычной, нелипкой паутине. Затем тянет липкую нить снизу вверх, к опорной нити, и там ее закрепляет. Когда в сети поймана добыча, паук подтягивает запутанные ловчие нити вверх, к опорным нитям, а затем оттаскивает добычу на ее обычное место, в середину сети.

Сеть вендильгарды - пример крайней специализации в строении ловчей паутины. Удивительно, что в одном и том же семействе теридиосоматид представители разных родов плетут совершенно разные сети (теридиосома, как отмечено выше, охотится иначе, есть и совсем простые постройки). Многие детали сетестроения самой вендильгарды остаются неясными. Особый интерес представляют крепления ловчих нитей к поверхности воды. Наверное, паук делает что-то вроде небольших поплавков.

Зоология

Высотная охота бульдоговых летучих мышей

Исследователи, работающие в Зимбабве, изучали необычные эхолокационные сигналы (типа жужжания), подаваемые бульдоговыми летучими мышами (Molossidae) при полетах на больших высотах. В районе Сенгва, специально отведенном в этой африканской стране для изучения местной фауны, профессор биологии Б.Фентон (B.Fenton; Йоркский университет) и его коллеги с помощью целого комплекса приборов и оборудования фиксировали сигналы мышей, летавших на высотах около 600 м. В эксперименте использовались наполненные гелием баллоны, к которым монтировались ультразвуковые микрофоны с радиопередатчиками. Шары поднимались в воздух тросами, снятыми с барабанов небольших лебедок (которые применяются на рыболовецких судах).

Слежение за полетами бульдоговых летучих мышей уже велось прежде в США и Австралии с использованием радаров на высотах до 3 км; но только записи эхолокационных сигналов мышей, получаемые при запусках баллонов, позволили понять их поведение на больших высотах.

Эти мыши-"высотники" обладают совершенным летательным аппаратом, обеспечивающим скоростной полет. Фентон считает, что питаются они насекомыми, которые выносятся вверх достаточно сильными воздушными течениями и благодаря этому совершают миграции значительной протяженности. Биолог Д.МакКрэкен (D.McCraken; Университет штата Теннесси, США) отмечает, что сроки беременности бульдоговых летучих мышей совпадают с периодом миграций насекомых (мошки). Одна мышь во время одного охотничьего полета заглатывает такую дозу мошки, которая составляет 50% массы ее тела.

Подъему на большие высоты бульдоговым летучим мышам помогают их длинные узкие крылья, аэродинамика которых близка к соколиным. На предельно досягаемых высотах они посылают узконаправленные эхолокационные сигналы, которые позволяют отыскивать добычу с дальней дистанции, однако не дают возможности оценить плотность роя насекомых. Обыкновенные летучие мыши посылают широко направленные сигналы. Фентон допускает использование мышами-"высотниками" органов зрения при поисках добычи, уподобляя их охотничьи полеты ястребиным. Наряду с эхолокацией это делает охоту более эффективной. По его мнению, пока мало уделено внимания исследованию зрения у бульдоговых летучих мышей, что необходимо для получения полной картины их высотной охоты.

---

Разупрочнение металлических нанокристаллов с очень малым размером зерен

Для большинства поликристаллических материалов характерно возрастание твердости и предела упругости при уменьшении среднего размера кристаллитов. Такая зависимость известна как эффект Холла - Петча, и для ее объяснения предложено несколько механизмов. Лучшее согласие с результатами измерений достигается, если учесть повышенную диффузионную ползучесть на границах зерен. До сих пор эффект Холла - Петча экспериментально исследовался на образцах с размерами зерен не менее 40 нм.

Я.Шютц (J.Schiotz; Датский технический университет, Лингби) с сотрудниками провели численное моделирование процессов деформации поликристаллической меди с размером зерен 3 - 6 нм. Расчеты проводили для кубика объемом 10.6 нм³, число зерен в нем варьировали от 8 до 64. Пространственное распределение центров зерен и ориентация кристаллографических осей в каждом зерне предполагались хаотическими.

Проводился численный расчет координат атомов, распределение которых отвечало минимуму упругой энергии всего образца при его одноосном растяжении. По найденным смещениям атомов рассчитывались силы их взаимодействия, а они в свою очередь давали механическое напряжение. Максимальная деформация достигала 10%. Начальный участок деформационной кривой линеен: напряжение пропорционально деформации (закон Гука).

Оказалось, что коэффициент пропорциональности линейного участка (модуль Юнга материала) тем меньше, чем меньше размер кристаллитов. Таким образом, упругость с уменьшением зерен понижается. Понижаются также предел упругости и порог перехода к пластическому течению. Материал "размягчается", это свойство было названо "обратным эффектом Холла - Петча".

Ранее аналогичное поведение в металлах с нанокристаллическими зернами было установлено расчетным путем и подтверждено экспериментально в режиме так называемой сверхпластической деформации. Там главную роль играет процесс термоактивированного движения дислокаций на границах зерен. В модели Шютца и его коллег термоактивация отсутствует (температура образца принимается равной 0 К), а скольжение на границах зерен вызвано исключительно механическим напряжением.

Прямое сопоставление расчетных и экспериментальных данных затрудняет, помимо температурного фактора, присутствие в реальных образцах значительного количества пустот и поверхностных дефектов. Последние, как было показано для нанокристаллического палладия, могут понижать прочность металла примерно в пять раз. Тем не менее полученные результаты позволяют оценить предельную прочность нанокристаллических материалов.

Обсерватории Мауна-Лоа 40 лет

Расположенная на о. Гавайи (Гавайские о-ва) Обсерватория Мауна-Лоа, которая с 1958 г. ведет регулярные наблюдения за химическим составом земной атмосферы, отметила 40-летие своей важной работы.

Она находится в верхней части склона вулкана Мауна-Лоа (координаты: 19^oс.ш., 155^o35'з.д.). Это не только самый высокий (4170 м) из действующих островных вулканов, но и самый высокий и большой по объему на всем земном шаре, если учитывать его подводный цоколь.

Обсерватория Мауна-Лоа стала опорной базой для создания Лаборатории мониторинга и диагностирования климата, принадлежащей Национальному управлению США по изучению океана и атмосферы. Первые регулярные измерения содержания CO₂ в земной атмосфере были начаты еще в 1957 г. сотрудником Скриппсовского института океанографии Килингом (C.Keeling) в здании, которое в 1958 г. стало обсерваторией. Уже через несколько лет результаты измерений показали устойчивую тенденцию роста содержания CO₂ в атмосфере. Директор обсерватории Р.Шнелль (R.Schnell) отмечает, что с 1958 г. его уровень возрос с 315 до 365 частей на 1 млн.

Это научное учреждение располагает самым длительным и непрерывным рядом измерений содержания CO₂ в атмосфере. Исследования направлены на дальнейшее накопление информации по CO₂ и создание соответствующих каталогов наблюдений. Сегодня, спустя 40 лет, измерения ведутся тем же прибором, которым пользовался Килинг; замена аппаратуры, работающей со времен организации обсерватории, осуществляется, к сожалению, медленно. Тем не менее измерения выполняются с высокой точностью, в них крайне редки случаи выбраковки. Дирекция работает над новыми программами. Намечается проведение измерений ряда других химических параметров атмосферы (аэрозолей, парниковых газов, веществ, разрушающих озоновый слой), знание которых крайне важно для изучения окружающей среды и глобального климата. С 1998 г. обсерватория проводит свои исследования озонового слоя в новом здании. Здесь установлена аппаратура, информация с которой вводится в коммуникационную систему Network для использования в проекте "Выявление изменений в стратосфере" (Обсерватория Мауна-Лоа - одно из нескольких научных учреждений, включенных в сеть Network).

Материалы, собранные сотрудниками обсерватории, были использованы различными специалистами и политическими деятелями в качестве доказательной базы для сообщений на декабрьском саммите 1997 г. в Киото (Япония) по проблеме изменения климата.

Планы полета к Европе

Руководство Национального агентства США по аэронавтике и космическим исследованиям приняло решение запустить в 2003 г. специальный аппарат "Europa Observer" к спутнику Юпитера - Европе. Основным элементом аппарата будет радиолокационный прибор оригинальной конструкции, способный "увидеть", существует ли вода в жидком состоянии под мощным слоем льда, покрывающим поверхность этого небесного тела. При положительном результате американские специалисты приступят к разработке посадочного аппарата с целью проходки скважины, взятия проб воды и получения ответа на волнующий всех вопрос: есть ли на Европе жизнь в какой-либо форме. Определенная надежда на это появилась после того, как в 1997 г. космический зонд "Галилео" прислал на Землю изображения Европы, на которых заметны следы частичного таяния ледяного покрова, который временами становится подвижным подобно плавучим льдам Северного Ледовитого океана Земли.

Некоторые геофизики полагают, что из недр Европы идет поток тепла, вызывающий частичное таяние льдов и образование подледного океана. В таком случае вокруг вулканических расселин на его дне возможно возникновение, как и на Земле, сообществ микроорганизмов, не исключены даже более крупные формы и иные проявления жизни.

На борту "Europa Observer" будет установлен длинноволновый радар наподобие уже использовавшихся для изучения подледных озер в Антарктиде. Наиболее прозрачен лед для радиоволн метрового диапазона. При этом луч частично отражается от границ между слоями с различной плотностью, достигая максимума при отражении от коренных каменистых пород. Вода же поглощает сигнал практически полностью. Это и позволит судить как о толщине льда, так и о наличии под ним воды и ее глубине.

Планируется оснастить аппарат лазерным высотомером, чтобы определить топографию поверхности Европы, а также оборудованием для съемки в видимой и близкой инфракрасной частях спектра.

Вся совокупная информация поможет инженерам сконструировать посадочный отсек, способный опуститься в пункте с наименьшей толщиной льда и протаить в нем скважину достаточной глубины. Испытания оборудования предполагается провести на южнополярной станции "Восток", где имеется подледное озеро. Биологическую программу "Europa Observer" возглавляет К.Нилсон (K.Nealson), а разработку радиолокационных приборов - Ч.Элачи (C.Elachi), оба из Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене (штат Калифорния). Стоимость проекта, не считая запуска аппарата, составит 150 млн долл. США.

КОРОТКО

Известно, что более 90% материи в составе Вселенной наблюдать не удается. Между тем признать существование этой "темной" материи необходимо, ибо иначе невозможно объяснить силы тяготения, удерживающие галактики в их скоплениях. До сих пор, однако, попытки разгадать природу этой материи были безуспешными.

Новую гипотезу предлагает астрофизик Р.Лье (R.Lieu; Университет штата Алабама, Хантсвилл, США) с коллегами: они считают, что зарегистрированное спутниками ультрафиолетовое излучение, идущее от одного из скоплений галактик, имеет своим источником разогретые облака космических газов. Если такие облака существуют в межзвездном пространстве повсеместно, возможно, они обладают достаточной суммарной массой, чтобы представлять искомую "темную" материю.

Специалисты Гавайского университета (США) обнаружили на дне у южного побережья Калифорнии оазис жизни, центром которого стал скелет кита. По сравнению с фауной гидротермальных источников этот оазис более богат видами и более разнообразен: специалисты насчитали 6000 экз. животных 178 видов (фауна гидротерм включает 121 вид). Более того, в подобных оазисах формируется уникальная среда обитания: 10 видов из перечисленных 178 не встречались в каком-либо другом биотопе.

Впервые в истории биологических исследований океана специалистам Калифорнийского университета (США) удалось более месяца содержать в нормальном жизнеспособном состоянии глубоководных вестиментифер Riftia pachyptia. Они подняты из гидротермальных источников на дне Тихого океана, и в неволе для них была создана среда обитания, близкая к естественной: циркулировала вода, обогащенная сероводородом, обеспечивалось постоянное высокое давление. В результате удалось провести ряд экспериментов на рифтиях и находящихся с ними в симбиотических отношениях сероводородных бактериях.

Генетики М.Крогнейл и С.Диб (M.Crognale, S.Deeb; Университет штата Вашингтон, Сиэтл, США) ввели в организм подопытных мышей ген, который у человека отвечает за синтез одного из зрительных пигментов, воспринимающих красный цвет. Полоса зрительного восприятия у искусственно "усовершенствованных" животных расширилась, они стали различать и красный цвет. У специалистов по изучению зрения и офтальмологии появилась новая возможность исследовать связь цветного зрения с областью коры головного мозга, которая им управляет.

Загрязнение быстро распространилось над значительной частью Южной Европы и появилось над Италией, Францией, Швейцарией, Австрией, и, разумеется, Испанией. Концентрация радионуклидов местами в 1 тыс. раз превысила фоновую. Специалисты, однако, утверждают, что серьезной угрозы для здоровья людей это не вызовет.

По решению австралийских властей с начала 1998 г. акватория вокруг этого континента площадью 9 млн км². Однако, по мнению ихтиолога Дж.Пакстона (J.Paxton; Национальный музей в Сиднее), эти меры могут оказаться неэффективными: большие белые акулы проводят значительное время в трех морских милях от побережья, а объявленная защитная зона эту акваторию не охватывает; там действуют не федеральные законы страны, а правила соответствующих австралийских штатов (в штате Виктория большая белая акула не отнесена к охраняемым видам).

С августа 1997 г. на побережье Тихого океана около г.Санта-Крус (штат Калифорния, США) начал работать крупнейший в мире центр по спасению морских животных, пострадавших от загрязнения акватории при разливе нефтепродуктов. В этом необычном ветеринарном учреждении одновременно можно оказывать помощь до 122 особям калана и до сотни различных птиц. Их тут моют, сушат, используя специальные воздуходувки, и определяют на временное жительство, пока те окончательно не придут в себя. Каждое из 32 многоместных помещений для каланов снабжено небольшим бассейном. Имеется палата для хирургических операций, а также холодильник для трупов погибших животных, который главный ветеринар надеется никогда не использовать.

В те периоды, когда пострадавших животных не будет, центр намерен проводить научную работу.

Мумии "постарели"

Немецкие ученые, возглавляемые У.Везером (U.Weser; Тюбингенский университет) и И.Коллером (J.Koller; Институт им.Дернера, Мюнхен) сообщают о результатах проведенного ими химического анализа костных остатков одной из древнеегипетских мумий, найденной в Гизе. Тело некоего Иду II, бывшего, вероятно, при жизни важным сановником, было бальзамировано с использованием антисептической пропитки, содержавшей соду и смолы деревьев, около 2150 г. до н.э..

Особенно важен возраст мумии: раньше специалисты полагали, что в древнем Египте бальзамирование умерших началось почти на тысячу лет позже, чем установлено теперь. Кроме того, обнаружен дискуссионный среди египтологов факт относительно того, отделялись ли перед бальзамированием кости от плоти (полностью или частично). Теперь установлено, что по крайней мере часть мягких тканей Иду II была отделена от костей жрецами в ходе ритуала мумификации.

Динамика антропологических показателей рода Homo в плейстоцене

Известно, что современный человек в животном мире удерживает первенство по величине отношения массы мозга к площади поверхности тела. Около 2 млн лет назад произошли важнейшие изменения в биологии представителей рода Homo, приведшие к резкому увеличению массы мозга, уменьшению общей массивности скелета и зубо-челюстного аппарата, в частности.

Знание динамики этих антропологических показателей чрезвычайно важно для воссоздания картины появления современного человека.

Американские исследователи К.Рафф (Ch.Ruff; отделение биологии и анатомии при Университете им.Дж.Гопкинса, Балтимор, штат Мэриленд), Э.Тринкаус (E.Trinkaus; отделение антропологии при Университете штата Нью-Мексико, Альбукерке и Университет Бордо, Франция), Т.Холидей (T.W.Holliday; отделение антропологии колледжа Уильяма и Мэгри, Уильямсбург, Вирджиния) попытались выбрать наиболее точный математический метод, который позволил бы по данным о размерах скелета определять массу тела человека. Обмеры 163 скелетов различных представителей рода Homo эпохи плейстоцена показали, что наиболее достоверными являются методы оценки массы тела по значениям ширины головки бедренной кости и отношения длины тела к ширине таза.

Исследователи проанализировали изменения массы тела и объема мозга у разных представителей человеческого рода, начиная с самых ранних находок гоминид (1.8 - 1.2 млн лет назад) и до верхнего палеолита (12 - 10 тыс. лет назад), когда окончательно сформировался морфологический облик современного человека. Было установлено постепенное увеличение массы тела с раннего плейстоцена до эпохи среднего палеолита (75 - 36 тыс. лет назад), сменившееся затем постепенным ее снижением. Сходный волнообразный процесс был выявлен и для динамики размеров и массы мозга: постепенное увеличение объема мозга от ранних плейстоценовых форм к ранним верхнепалеолитическим (35 - 21 тыс. лет назад), которое затем сменяется уменьшением объема и массы головного мозга.

Казалось бы, сходный характер динамики изменения масс тела и мозга человека должен определять стабильность отношения этих масс друг к другу, однако результаты исследования показали иное. В истории рода Homo наблюдается постоянный рост энцефализации, т.е. отношения массы мозга к массе тела.

Кроме чисто эволюционного существует еще и экологический аспект этих исследований. Известно, что наиболее крупные формы распространены преимущественно в более холодных климатических зонах (отмеченная тенденция носит название правила Бергмана - Аллена). Эта закономерность нашла подтверждение и при изучении останков древних людей. В целом представители плейстоценовых Homo, обитавшие за 30^oс.ш., крупнее своих южных соседей. Причем заметное увеличение массы тела в среднем плейстоцене авторы справедливо связывают с преобладанием среди проанализированных образцов жителей северных районов.

Исследователи считают, что постепенное уменьшение размеров тела в человеческих популяциях началось около 50 тыс. лет назад. Крупные размеры тела верхнепалеолитических охотников, которые жили в холодных перигляциальных степях и саваннах (лесостепях) и охотились на представителей мамонтовой фауны, вероятно, обусловлены экологическими причинами и скорее представляют собой исключение, а не общую тенденцию.

Изучение динамики размера тела и объема мозга (с усреднением величин по большим временным интервалам) интересно еще и тем, что дает материал для решения наименее разработанных проблем микроэволюционных процессов современного человека.

Палеоантропология

Прародина человекообразных обезьян - Африка или Азия?

Если Африка как место появления древнейших представителей рода Homo сейчас не вызывает сомнений, то вопрос о прародине первых человекообразных обезьян до сих пор остается открытым. До недавнего времени были известны представители двух родов антропоидов - Pondaungia cotteri и Amphipithevus mogaungensis, - обитавших в эпоху среднего эоцена на юге Азии (оба представителя были обнаружены в 1937 г. на территории Бирмы, ныне - Союз Мьянма). Несколько еще более древних антропоидов из Фаюма (Северная Африка) традиционно рассматривались как самые ранние представители этого подотряда (и тоже - на Африканском континенте). Недавняя китайская находка (1996) наиболее примитивного антропоида Eosimias опять заставила обратиться к гипотезе азиатского происхождения наших отдаленнейших предков.

Наконец, исследователи, работавшие на юге Таиланда (Y.Chaimance et al.), обнаружили в одной из угольных шахт (Кбари) останки антропоида, морфологическое своеобразие которого дало основание выделить в семействе проплиопитеков новый вид: Siamopithecus eocaehus. Специфика геологических слоев, в которых была сделана находка, позволяет датировать ее эпохой позднего эоцена.

Большинство скелетных остатков предков древнего человека, которые находят палеонтологи и палеоантропологи, представлено преимущественно фрагментами челюстей с зубами. Строение зубов и челюстей - очень важный таксономический признак. Находка сиамопитека эоценового получила свое место в систематике эоценовых гоминид тоже на основании описания и измерения предкоренных (P3, P4) и коренных (M1 - M3) зубов правой половины верхней челюсти.

Собственно антропоидные черты в этом фрагменте выражены ярче, чем у более ранних, среднеэоценовых антропоидных форм, обнаруженных в Бирме. По размерам же челюсть больше соответствует африканскому египтопитеку. Определение массы тела, проведенное на основании размеров первого моляра, показало, что это животное весило около 7 кг. Соотношение широтных и высотных размеров коренных зубов дает основание предполагать, что сиамопитек эоценовый питался достаточно твердой пищей.

Новая находка в Южном Таиланде не решает проблемы происхождения древнейших антропоидов, однако она вносит новую дополнительную информацию об интенсивных процессах видоообразования, которые развивались не только на территории Северной Африки, но и Южной Азии. В настоящее время оба континента практически в равной мере могут рассматриваться как прародина первых антропоидов. Однако то обстоятельство, что наиболее ранние находки относятся к африканскому ареалу, дает повод считать, что эоценовые антропоиды Южной Азии были мигрантами из Африки.

Климатология

Дожди, дожди, дожди...

Статистический анализ показаний, которые были получены практически за весь XX в. более чем пятью тысячами осадкомеров, расположенных на шести континентах, провели климатологи во главе с А.Даем (A.Dai; Колумбийский университет, Нью-Йорк) и Э.Джинио (A.Genio; Центр космических полетов им.Годдарда НАСА, Гринбелт, штат Мэриленд).

Установлено, что с начала века среднегодовое количество осадков на Земле повысилось на 22 мм. Над Северной Америкой, Северной Европой, Азией, а также над Аргентиной и Австралией эта величина возросла более чем на 40 мм. В последние 20 лет произошло лишь незначительное уменьшение осадков на большей части тропической зоны. Все это подтверждает ранее делавшийся прогноз, согласно которому глобальное потепление должно сопровождаться увлажнением климата на огромной части нашей планеты.

Полученные результаты лишь в некоторой степени подкрепляют мнение тех специалистов, которые считают, что экстремальные состояния погоды ныне становятся все более частыми. Авторы полагают, что интенсивность наводнений 1993 г. на Среднем Западе США остается непревзойденной для этой страны и крайне необычной для любого района средних широт.

Основной причиной резких годичных колебаний в количестве выпадающих осадков исследователи называют явление Эль-Ниньо (циклические потепления центральной и восточной акваторий Тихого океана и атмосферы над ними). Кроме того, обработка данных показала, что на климатообразующие процессы все более сильное влияние оказывает Северо-Атлантическая осцилляция, которая приносит зимы повышенной влажности в Северную Европу и восточные штаты США.

Метеорология

Южнополярная озоносфера в 1997 г.

Начавшееся в августе 1997 г. развитие озонной дыры над Антарктидой ускорилось с середины сентября: площадь поверхности, над которой дефицит озона достиг 30 - 35%, превысила 20 млн км². Такой уровень озона примерно совпадает с тем, что наблюдался южнополярными веснами в предыдущие шесть лет.

Среднемесячное содержание озона в атмосфере за август в высоких широтах Антарктиды было на 15 - 25% ниже, чем в период, предшествовавший возникновению дыры. В средних широтах Южного полушария (между 35 и 60^o), согласно спутниковым данным, дефицит озона в августе был вторым по величине с начала 80-х годов. В сентябре сохранились примерно те же показатели.

Столь низкое содержание озона в этом регионе, вероятно, было связано со стратосферным переносом воздушных масс западными экваториальными ветрами, которые подвержены квази-двухлетним колебаниям, а также - с весьма интенсивным на этот раз явлением Эль-Ниньо - Южная осцилляция. Подобные процессы происходили также в 1985 и 1992 - 1993 гг.

Во второй декаде сентября дефицит озона, достигавший местами 50%, регулярно отмечался на южнополярных антарктических станциях и метеообсерваториях. Шары-зонды, запущенные во второй половине сентября на Южном полюсе, показали весьма значительное истощение озоносферы на высотах от 14 до 20 км. В течение нескольких суток озон в этих слоях атмосферы полностью отсутствовал.

Микроволновые датчики улучшат прогноз погоды

По заказу Британской метеослужбы инженеры англо-французской компании "Matra Marcony" сконструировали многоканальное устройство для микроволнового зондирования атмосферы. Этот новый инструмент, именуемый "AMSU" ("Advanced Microwave Sounding Unit"), уже находится на борту ИСЗ, принадлежащего Национальному управлению США по изучению океана и атмосферы (НОАА).

Существующие ныне метеоспутники обычно снабжены приборами, работающими в инфракрасной и видимой частях спектра; они дают информацию о строении облачных систем, но сквозь облачный покров "видеть" не могут. Новое устройство позволяет судить не только о строении облаков, но и о количестве содержащейся в них и под ними влаги, что весьма важно для прогнозирования осадков.

Европейская погода формируется в основном над Атлантикой. Если в начале 70-х годов в Атлантическом океане работали восемь судов погоды, то сейчас осталось лишь одно; радиус полезного действия наземных радиолокационных установок не превышает 100 км; спутники же дают глобальный охват, но "смотрят" с высоты нескольких сот километров. Благодаря новому прибору появилась надежда усовершенствовать метеопрогнозы.

Искусственный спутник Земли, принадлежащий НОАА, несет на борту три прибора "AMSU", регистрирующие микроволновое излучение, поглощаемое водой, и температуру. Приборы прошли проверку в вакуумных условиях на вибропрочность и устойчивость к солнечному излучению. Окончательное тестирование состоит в калибровке показаний прибора, находящегося на борту ИСЗ, с его аналогами на самолете-лаборатории.

Спустя полгода после окончательной калибровки данные, получаемые от новых приборов, начнут использоваться в моделях погоды, составляемых Британской метеослужбой.

Динамика роста Гренландского ледника

Гренландское оледенение играет весьма значительную роль как в теоретической гляциологии, так и в практических аспектах климатологии и гидрологии, поскольку от его изменений зависит уровень Мирового океана. Исследования последних лет показывали, что масса льда на о.Гренландия прирастает, а высота ледника поднимается приблизительно на 20 см/год.

К несколько иным выводам пришли К.Х.Девис и К.А.Клювер (C.H.Davis, C.A.Kluever; Университет штата Миссури, Канзас-Сити) и Б.Дж.Хейнс (B.J.Haines; Лаборатория реактивного движения при Калифорнийском технологическом институте, Пасадена). Исследователи по-новому откалибровали данные, которые были получены в 1978 - 1988 гг. со спутников "Seasat" и "Geosat", и охватывали район Гренландии к югу от 72^oс.ш. Оказалось, что за изученное десятилетие ледниковый покров на высотах, превышающих 2 тыс. м над ур.м., увеличивался в среднем всего лишь на 1.5 см/год .

Таким образом, можно считать, что прежние оценки прироста ледникового покрова Гренландии были завышены более чем в 10 раз.

Интересен также обнаруженный ныне факт значительных локальных различий в динамике ледников: от минус 15 см/год в одних пунктах до плюс 18 см/год - в других; сезонные перепады достигают 15 см, а межгодовые 8 см. Общий вывод сводится к тому, что средняя величина прироста этого гигантского ледника слишком мала, чтобы можно было сделать окончательное заключение о его долгосрочных изменениях, связанных с потеплением климата в полярных районах Земли.

Состояние почв в Индии

Индийский негосударственный Институт энергетических исследований им.Тата в Нью-Дели опубликовал отчет о состоянии сельскохозяйственных угодий в стране, составленный под руководством видного почвоведа Г.К.Гириша (G.K.Girish).

Оценки выглядят намного тревожнее, чем делавшиеся прежде, в том числе экспертами Всемирного банка. Частично это объясняется тем, что в круг рассмотрения был включен и ряд побочных эффектов (например, заиливание водохранилищ).

За последние 18 лет площадь сильно эродированных почв возросла вдвое; в той или иной степени этим процессом охвачено примерно 57% земель. Ежегодно ныне подвергается эрозии около 1% пахотного слоя, причем 2/5 его утрачиваются безвозвратно. Потенциальная урожайность 11 важнейших продовольственных культур снизилась в 1997 г. на 11 - 26% (убытки оцениваются в 2.5 - 6.5 млрд амер. долл., что составляет от 1 до 2% валового дохода страны). Интенсивное ведение сельского хозяйства обусловило ускоренное истощение содержащихся в почве питательных веществ. Быстрый рост народонаселения приводит к повышенной нагрузке на сельхозугодия. Начиная с 1950 г. производство зерна возросло вчетверо благодаря запашке все новых земель, их ирригации и удобрению. Однако на большей части территории страны применение удобрений недостаточно: возделываемые культуры ежегодно изымают из почвы около 20.2 млн т азота, фосфора и калия, а вносят в нее крестьяне не более 5.7 млн т.

Площадь обрабатываемых земель увеличилась, в частности, благодаря экстенсивной ирригации, повлекшей, однако, повышение уровня грунтовых вод и засоление почв. Площадь, орошаемая каналами и арыками, возросла с 1950 по 1990 г. вдвое, но примерно половина сейчас засолена или страдает повышенной кислотностью. Эта проблема касается в основном таких крупных штатов, как Уттар-Прадеш, Хариана, Раджастхан, Махараштра и Карнатака.

Положение усугубляется быстро идущим процессом вырубки лесов: деревья, которые могли бы защитить почву от эрозии, вырубаются на дрова или в целях расширения пахотных территорий.

Все попытки индийского правительства решить эти проблемы до сих пор оказывались безуспешными. По мнению авторов отчета, причина в значительной мере объясняется отсутствием координации усилий различных ведомств. Директор Института им.Тата Р.К.Пачаури (R.K.Pachauri) считает: если начать немедленно принимать серьезные меры, то примерно через 20 лет они скажутся положительно.

Океанология. Картография

"Карты выживания"

Во время второй мировой войны Скриппсовский океанографический институт (США) заключил контракт с ВВС США на составление карт течений в тех районах Тихого океана, где велись боевые операции. Они предназначались для летчиков, которые в случаях вынужденных или аварийных приводнений могли воспользоваться сведениями о течениях и правильно сориентироваться в создавшейся ситуации.

"Карты выживания" ("survival charts") были многоцветными и печатались на водоотталкивающей ткани. Морские летчики называли их непромокаемыми шарфами и перед вылетами обвязывали их вокруг шеи. К картам прилагалась инструкция по их использованию во время плавания на надувных плотах.

В науке тогда господствовало представление об океанских течениях, как об очень устойчивых потоках, сохраняющих постоянство скоростей и направлений. С тех пор взгляды на океаническую циркуляцию коренным образом изменились: были открыты столь мощные вихревые движения вод, о существовании которых даже не подозревали. Учитывая это важное обстоятельство, можно сказать, что показанные на "картах выживания" течения с усредненными по большим масштабам потоками могли оказать потерпевшим довольно слабую помощь, хотя в историческом плане они представляют ценнейшую реликвию времен войны.

В начале 1998 г. дочь ныне покойного сотрудника Скриппсовского океанографического института Б.Артура (B.Arthur) передала в научное хранилище архив отца, в котором и находились четыре такие тканевые карты.

"Избирательное" воздействие урагана

Из двух расположенных рядом домов один может быть полностью разрушен ураганом, а второй нередко остается совершенно не затронутым стихией. Непонятно, каким образом при ширине ураганной области в сотни километров основной ущерб иной раз приходится на незначительные отрезки его пути.

В сентябре 1996 г. метеорологи во главе с Дж.Вурманом (J.Vurman; Университет штата Оклахома, Норман, США) детально наблюдали структуру урагана Фран, обрушившегося на побережье штата Северная Каролина.

Когда им удалось провести свой грузовик-лабораторию, оборудованную доплеровским радиолокатором, непосредственно в центр урагана, были обнаружены потоки воздуха, по форме напоминающие воронку торнадо или трубу, но положенную набок. Проходя над верхушками деревьев, такой трубчатый вихрь поперечником в несколько сот метров захватывал воздух сверху и с большой силой гнал его к земле. Местность, где воздушный поток устремлялся вниз, оказывалась под сильнейшим ударом стихии, а в остальных пунктах было относительно безопасно. Это и объясняет ограниченность участков, подвергающихся максимальным разрушениям.

В 1998 г. группа Вурмана проводит новые эксперименты, поддерживаемые флоридским отделением Национального управления по изучению океана и атмосферы США. В них используются два грузовика-лаборатории, что позволит существенно уточнить характер течений в вихрях ураганов.

Полярное сияние повторяет линию побережий

Еще в начале 1900-х годов участники одной из российских арктических экспедиций отмечали, что полярные сияния нередко располагаются над береговыми линиями морей. Долгое время большинством специалистов это утверждение отвергалось. Но, наконец, на конференции Американского геофизического союза (Бостон, штат Массачусетс, май 1998 г.) были представлены два доклада, подтверждающие этот факт.

Анализируя данные спутника "Polar", запущенного НАСА в 1996 г., Л.Фрэнк (L.Frank; руководитель группы исследователей из Университета штата Айова), пришел к выводу, что побережье Гренландии как бы "задерживает" полярное сияние, при этом линия его распространения может следовать очертаниям берега на сотни километров. Особенно четко эффект различим тогда, когда арка сияния движется с востока на запад и встречает под собой линию берега, проходящую с севера на юг: свечение, достигнув суши, отклоняется в сторону, как бы наткнувшись на некий барьер.

Аналогичные выводы сделаны в докладе Т.Пулккинена (T.Pulkkinen; Финский метеорологический институт, Хельсинки). При наземных наблюдениях вдоль норвежского побережья были зафиксированы в течение 200 ч девять четких событий длительностью от 5 до 10 мин каждый, во время которых полярное сияние повторяло границу суши и моря, следующую здесь с севера на юг.

Причина такого явления не совсем ясна. Светящиеся дуги, как известно, возбуждаются электрическими токами в ионосфере, на высотах более 100 км над Землей. Поэтому прямое взаимодействие их с поверхностью планеты крайне незначительно. С другой стороны, нестационарный характер магнитных возмущений в полярных сияниях таков, что вызывает слабые, но поддающиеся измерениям на Земле колебания всех компонент геомагнитного поля. В этой связи Пулккинен пытается объяснить эффект зависания полярных сияний над береговыми линиями с заметно разной электропроводностью морской воды и пород суши, что приводит и к отличию в отражаемых от поверхностей электромагнитных возмущений. Обратное воздействие на плазму полярного сияния может, по его мнению, создавать барьер для высокоэнергетичных заряженных частиц, которые и вызывают свечение. Однако сам автор гипотезы считает, что подобный эффект очень слаб и его трудно зарегистрировать.

Земля "звенит"

Не так давно было открыто, что каждые 3 - 5 мин по земному шару пробегает волна, заставляющая планету слабо содрогаться подобно колоколу под рукой звонаря.

Геофизики обычно объясняли это землетрясениями. Проверить эту точку зрения решили японские ученые из Нагойского университета, возглавляемые Н.Суда (N.Suda). Взяв сейсмограммы, которые записывались во время реальных землетрясений на протяжении 10 лет, они построили по ним математическую модель искусственного "синтетического" подземного толчка, учитывающую параметры многих естественных сейсмических событий. И оказалось: никакое землетрясение не может быть причиной реально наблюдаемого длительного "звона" нашей планеты.

Исследователи выдвинули гипотезу, согласно которой "шум" появляется при трении о земную поверхность турбулентных воздушных потоков, возникающих из-за перепадов атмосферного давления.

Первое глубинное захоронение атомных отходов

В конце мая 1998 г. Управление по охране окружающей среды США выдало сертификат безопасности, разрешающий хранение атомных отходов на Экспериментальном заводе по их изоляции, расположенном в районе Карлсбада (штат Нью-Мексико).

Первая партия таких материалов, которую предполагалось поставить после 19 июня 1998 г., содержит одежду и оборудование, загрязненные плутонием или иными веществами при производстве атомного оружия и до сих пор хранившиеся в стальных бочках в 23 пунктах страны. Хотя эта партия отличается малой радиоактивностью по сравнению с отходами ядерных производств и топлива АЭС, которые намечено разместить в геологических породах горы Юкка (штат Невада), министр энергетики США Ф.Пенья (F.Pena) назвал решение Управления по охране окружающей среды "исторической вехой".

Хранилище в Карлсбаде находится в соляной толще на глубине около 700 м. Это первый случай в США, когда радионуклиды поступают в хранилище, считающееся "вечным".

Содержащие радионуклиды материалы отличаются низкой радиоактивностью, не превышающей 0.1 кюри на 1 т. Но среди ее трансурановых составляющих содержатся и долгоживущие, например плутоний. Этим аргументом пользуются противники использования хранилища, вряд ли способного, по их утверждению, оставаться ненарушенным в течение тысячелетий. Особенно велика опасность в случае бурения земной коры.

"Собачья жизнь"

Гиеновая собака (Lycaon pictus - единственный вид рода) на территории знаменитого Национального парка Крюгер (бассейн р.Лимпопо, Южно-Африканская Республика) подлежит охране: ее численность здесь едва достигает 400 особей, а по всему континенту вряд ли превышает 5 тыс. и продолжает снижаться.

Проблему сохранения этого животного, занесенного в Красную книгу МСОП, изучали зоологи М.Горман (M.Gorman; Абердинский университет, Шотландия) и М.Миллс (M.Mills; Управление национальных парков ЮАР). Они установили, что главный после человека враг гиеновой собаки - лев. Это он ответствен за 39% случаев смерти щенят и 49% случаев гибели взрослых особей. Стоит в саванне проиграть магнитную запись львиного рыка, как гиеновые собаки бросаются в бегство.

Судя по прежним исследованиям, численность гиеновых собак напрямую зависит от обилия в районе копытных животных. В целях проверки такого утверждения Горман и Миллс снабдили собак из восьми стай радиопередатчиками и длительное время следили (инструментально и визуально) за их поведением и перемещением.

Как ни странно, оказалось, что в тех местах, где в изобилии пасутся чернопятые антилопы импалы и лесные антилопы (обычная добыча диких собак), они-то как раз встречаются редко. Дело в том, что те же самые районы отличаются большим поголовьем зебр, африканских буйволов и антилоп-гну, а это излюбленная добыча львов, встреча с которыми для гиеновых собак гибельна.

Природный баланс начал нарушаться еще в 30-х годах, когда руководство парка Крюгер объявило "предпочтительными животными" льва и полосатую гиену, которая часто похищает добычу у гиеновой собаки. Как известно, львы - главная достопримечательность южноафриканских национальных парков, и чтобы полюбоваться ими, сюда со всего света съезжаются тысячи туристов, пополняя местный и центральный бюджеты ЮАР. На территории парка Крюгер было создано множество искусственных источников воды, вокруг которых размножились крупные травоядные, а за ними - львы и полосатые гиены. Более мелкие хищники - бурая гиена, гепард и гиеновая собака от этого только пострадали, а полосатая гиена здесь и вовсе теперь не встречается.

Авторы исследования согласны с тем, что национальные парки должны содержать себя сами, и с этой точки зрения поддержка львов оправдана, однако не за счет животных другого вида. Парк, по мнению зоологов, обязан сохранять существовавшую ранее экосистему, поэтому предлагается выделить на имеющихся территориях зоны охраны гиеновой собаки и способствовать созданию там новых стай и популяций. Возможно, для этого подойдут и некоторые "охотничьи ранчо", ныне организуемые в ЮАР и Зимбабве, где львы почти не встречаются.

Подробнее см.: Гиляров А.М. Африканских диких собак обворовывают гиены // Природа. 1998. № 6. С.112 - 113.

---

Угорь - союзник электронщика и эколога

Несколько лет назад К.Намба (K.Namba; Университет Хиросимы, Япония) обнаружил, что угорь весьма чувствителен к химическому составу воды: если в ней присутствуют следы трихлорэтилена (известный канцероген), то сердцебиение угря учащается, а если в воде появляются кадмий или цианиды (тоже вредные для человека), то оно замедляется. Поделившись своим открытием с главой токийской фирмы "Aquatech" С.Ето (S.Eto), они вдвоем разработали устройство, которое позволяет использовать необычные способности рыбы во благо человеку.

Сначала вода проходит обычную очистительную обработку, еще не гарантирующую полное удаление контаминантов, а затем ее прогоняют сквозь пластмассовую трубу, в которой плавает живой угорь. К телу рыбы прикреплены датчики, фиксирующие ее пульс. Электронная схема постоянно регистрирует частоту пульса угря и при ее резком изменении выдает сигнал тревоги. В этом случае специалист немедленно отводит соответствующий объем воды для проведения детального анализа в лаборатории.

Для опытов брали угрей, населяющих известную своей чистотой речушку Иосино, что на о.Сикоку. Предварительные результаты показали перспективность такого способа контроля. Конечно, для массовой очистки питьевой воды этот метод непригоден, а вот в некоторых тонких промышленных технологиях, требующих безукоризненного качества воды, он может значительно помочь. Одна японская фирма, выпускающая электронные компоненты, уже собирается использовать угрей для контроля качества воды при производстве интегральных схем.

Необычный опрос среди английских старшеклассников

Дарреловский институт охраны природы и экологии и Королевское общество предотвращения жестокого обращения с животными (Великобритания) организовали необычный опрос среди старшеклассников в восьми школах Кентербери. В ходе опроса, проводившегося по всем правилам современной социологии, у ребят выясняли: содержат ли они дома земноводных и пресмыкающихся, каких именно, где они их взяли, как ухаживают за ними и какие у них возникают при этом проблемы? Полученные подробные результаты обработал и опубликовал сотрудник института И.Брайд.

Оказалось, что домашних гадов имеют 11% опрошенных, причем мальчиков среди них в полтора раза больше, чем девочек. Последнее вроде бы понятно при общеизвестной (по детским стишкам и историям) неприязни девочек к жабам и ящерицам. К тому же выяснилось, что девочки обычно "дружат" со своими холоднокровными питомцами не столь долго, как мальчики, и поэтому чаще среди владельцев тритонов или змей можно встретить мальчика.

Подростки преимущественно содержат тех земноводных и пресмыкающихся, которые пойманы в природе, а не приобретены в зоомагазинах - там они чаще всего покупают черепах и удавов. Удивительно, что особенно много школьников держат дома безногую ящерицу-веретеницу.

Почти четверть животных, о которых рассказывали ребята, у них погибли, причем в подавляющем числе случаев это были земноводные и пресмыкающиеся, пойманные в природе. По-видимому, объясняется это рядом факторов: большей приспособленностью к жизни в неволе у специально подобранных для зоомагазинов видов, более пренебрежительным отношением к пойманным, а не купленным животным, естественным долгожительством черепах и удавов, которых обычно и покупают. Настораживает, однако, то, что в большинстве случаев дети далеко не уверены в том, что знают, как следует ухаживать за представителями этой специфичной группы животного мира. Неправильный уход и быстрая потеря интереса к холоднокровным питомцам - главная причина их гибели.

Оценка результатов опроса неоднозначна. Помимо того, что они представляют интерес для торговцев зоотоварами, они характеризуют несколько явлений. Со знаком "минус" можно говорить о распространенной практике вылова животных, в том числе редких и охраняемых в Великобритании (и это - нарушение не только правовых, но и, что, может быть, более важно, этических норм), а также об определенном бездушии, возникающем при безответственном обращении с беззащитным, безмолвным, полностью зависящим от владельца животным. Безусловным "плюсом" тесного общения с низшими наземными позвоночными можно считать перелом негативного к ним отношения; дети, содержавшие лягушек и змей, в дальнейшем не будут бояться и ненавидеть этих представителей фауны.

Общение с земноводными и пресмыкающимися повышает общий уровень культуры человека - в связи с этим Брайд напоминает о результатах другого опроса, в ходе которого 60% взрослых посетителей зоопарка вообще затруднились отнести ящериц к числу животных. Надо отметить, что проблемы, анализируемые Брайдом, не менее остры и для нашего общества: бездумно пойманная во время прогулки ящерица или жерлянка, привезенная домой и обреченная на гибель, безответственно купленная для игры черепашка или ужонок и у нас становятся распространенными и обычными атрибутами детства.

Медицина

Пищевая добавка для выведения из организма трансурановых радионуклидов

Внутреннее облучение трансурановыми радионуклидами (плутонием, америцием, кюрием и др.), попавшими в организм с водой, пищей или воздухом, представляет большую опасность для здоровья человека. Загрязненность производственных площадей и среды обитания такими радионуклидами непрерывно возрастает по мере увеличения числа аварийных утечек и выбросов радиоактивных изотопов с АЭС, а также в связи с наращиванием производственных мощностей предприятий по регенерации отработавшего ядерного топлива, уничтожению ядерных боеприпасов, переработке радиоактивных отходов.

Чтобы снизить вредное радиационное воздействие на человека, разрабатываются оптимизированные рационы питания, в которые вводят специальные пищевые добавки для ускоренного извлечения радиоактивных компонентов, попавших в пищеварительную систему.

В.С.Калистратова, Г.А.Заликин, П.Г.Нисимов, И.Б.Романова (ГНЦ РФ "Институт биофизики", Москва) изучили влияние пищевой добавки "Медетопект" на кинетику обмена трансурановых радионуклидов в организме животных. В состав этого препарата помимо яблочных пектинов, волокон и экстракта, содержащего балластные вещества, входит витамин C и смесь стеарата магния, сорбита и фосфата кальция. Подопытным крысам (самкам массой около 180 г) давали в течение суток по 250 мг препарата вместе с полусинтетическим сбалансированным по питательным веществам кормом. Животным подопытной и контрольной (не получавшей пищевой добавки) групп в течение 50 суток по два раза в неделю внутрижелудочно вводили радиоактивные растворы солей плутония и америция. Периодически определяли их содержание в теле крыс, а через 50 сут животных усыпляли и изучали распределение радионуклидов в крови, легких, почках, печени, селезенке, костях и желудочно-кишечном тракте.

В организме крыс, получавших пищевую добавку, содержание плутония и америция на протяжении всего эксперимента было в 2 - 3 раза ниже, чем у контрольных. Во столько же раз снижалась и смертность: с 30% в контрольной группе до 10% в подопытной. Таким образом, пищевая добавка "Медетопект" ускоряет выведение, уменьшает всасывание и содержание в пищеварительном тракте трансурановых радионуклидов, тем самым снижая дозу внутреннего облучения. "Медетопект" эффективен в отношении не только плутония и америция, но также стронция, цезия и нерадиоактивных тяжелых металлов. Эту добавку можно рекомендовать для персонала АЭС и других предприятий, связанных с использованием радиоактивных элементов, для населения территорий, зараженных радионуклидами и тяжелыми металлами. 15 - 30Їг препарата в суточном рационе человека (200 - 400 мг/кг массы тела) дает хороший эффект по снижению внутреннего облучения.

Поразительные одиссеи северных морских слонов

Неуклюжего на берегу северного морского слона (Mirounga angustrirostris) вряд ли можно было считать претендентом на рекорды по выносливости и длительности пребывания в океанских водах. Между тем морские биологи пришли к заключению, что среди ластоногих он вправе носить титул рекордсмена по самым продолжительным и глубоководным погружениям. Поразительно, но факт: матерые самцы ежегодно проплывают 2000 морских миль от своих лежбищ на о-вах Чэннел, что у берегов Калифорнии, до восточных островов Алеутской гряды, воды вокруг которых изобилуют кальмарами - основной и излюбленной пищей морских слонов.

Исследования американских ученых Б.Стюарта (B.Stewart; Институт Хаббса по изучению океанской среды, Сан-Диего) и Р.Де Лонга (R.De Long; Национальная лаборатория морских млекопитающих НОАА, Сиэтл) показали, что северные морские слоны совершают такие путешествия дважды в год, туда и обратно. В середине года они отправляются на линьку на о.Сан-Мигель (34^o00'с.ш., 120^o25'з.д.) и снова возвращаются туда в декабре - январе для спаривания. Ученые считают, что такой тип двойной миграции уникален среди млекопитающих.

Огромные, длиной 3.7 - 5.5 м, массой до 3.5 т самцы хорошо отличимы по разросшейся носовой полости, напоминающей короткий хобот, который еще и увеличивается при возбуждении. В океанских водах самцы проводят 250 - 300 дней в году. По причинам, пока известным только самим животным, самцы и самки плывут по океану раздельными маршрутами. Самки от побережья Южной Калифорнии направляются на запад, в центральную часть Тихого океана - это более короткий путь, а самцы выбирают северный маршрут, через залив Аляска. Стюарт утверждает, что животные во время движения часто погружаются на глубину до 800 м, чтобы кормиться. Если учесть удлинение маршрута за счет этих погружений, то общая протяженность миграций возрастет еще более.

Пока ученые не могут объяснить причины возвращения морских слонов именно на о.Сан-Мигель, хотя вокруг расположено много других островов с удобными склонами для подъема на берег и спуска в океан.

Стюарт полагает, что 30-минутные погружения морских слонов во время миграций, прерываемые всего несколькими минутами пребывания на поверхности для забора воздуха, объясняют, почему этих животных так редко видят в океане, а их продолжительные миграции оставались тайной на протяжении долгого времени.

Почему снижается каннибализм среди животных?

Долгое время одной из загадок биологии оставался вопрос, почему в природе все реже встречается поедание себе подобных. Казалось бы, каннибализм позволяет без особых затрат пополнить запасы энергии, да и в смысле соперничества внутри популяции тоже дает немалые выгоды. Конечно, доведенный до крайности, каннибализм может привести к полной гибели всей популяции, но зачем же обязательно - до последнего сородича?

Гипотезу, согласно которой все более редкая встречаемость каннибализма в животном мире связана с опасностью подхватить болезнь, проверила группа биологов во главе с Д.Пфеннигом (D.Pfennig; Университет штата Северная Каролина, Чепел-Хилл, США).

С этой целью они в аквариум, где содержались личинки склонных к каннибализму тигровых саламандр (Ambystoma tigrinum) и родственного им вида саламандры техасской (A.texanum), поместили патогенные организмы из рода клостридиевых (Clostridium). Затем как заболевших, так и здоровых личинок обоих видов предлагали более крупным и зрелым личинкам тигровых саламандр. Оказалось, что личинки, поедавшие больных своего же вида, росли медленнее и меньше шансов имели для благополучного метаморфоза - превращения во взрослых особей.

На основании проведенного эксперимента исследователи полагают, что одной из причин снижения уровня каннибализма в животном мире может служить опасность заражения хищника специфическими для его вида патогенными или паразитарными организмами.

Морская электроэнергетика возвращается

В 1982 г. британское правительство отменило государственное финансирование разработок тех электростанций, которые используют энергию моря: часть таких исследований прекратилась, часть продолжалась на базе явно недостаточных ассигнований от Европейской комиссии и некоторых промышленных фирм и компаний. Причиной отсутствия государственной поддержки называлась недостаточная эффективность способов получения "морского" электричества по сравнению с другими его источниками, в частности - атомными. Однако эксперименты продолжались на опытных установках в Шотландии, Ирландии, Швеции и Южной Корее.

В мае 1998 г. в этой технической политике произошел переворот. Министерство торговли и промышленности Великобритании прислушалось к мнению своего главного советника по энергетике Т.Торпа (T.Thorpe), который сообщил, что три из шести имеющихся в стране экспериментальных установок усовершенствованы, и ныне стоимость 1 Квтч на них составляет менее 6 пенсов, а это ниже минимального уровня конкурентоспособности на открытом рынке. Цена "морской" электроэнергии с 1987 г. снизилась вдесятеро.

Наиболее совершенен проект "Кивающая утка", предложенный конструктором С.Солтером (S.Salter; Эдинбургский университет, Шотландия). Поплавки, покачиваемые волнами, дают энергию стоимостью всего 2.6 пенса за 1 Квтч, что лишь незначительно выше стоимости электроэнергии, которая вырабатывается новейшими электростанциями, сжигающими газ (в Британии это - 2.5 пенса) и заметно ниже, чем дают АЭС (около 4.5 пенса за 1 Квтч).

Следует иметь в виду, что Великобритания в соответствии с международными соглашениями обязана к 2010 г. значительно сократить выброс CO₂ в атмосферу, а это возможно лишь в случае, если не менее 10% вырабатываемой в стране электроэнергии будет производиться с использованием возобновляемых источников. Теперь к таким источникам добавляется энергия моря.

Фуллерен С36

Наиболее изученным углеродным нанообъектом, несомненно, можно считать фуллерен С60. Кроме него, из семейства фуллеренов до сих пор удавалось получить в небольших количествах более крупные молекулы, например С70. Пискоти с коллегами (C.Piscoti; Калифорнийский университет, Беркли, США) удалось синтезировать младшего представителя этого семейства - С36.

Они применяли экспериментальную установку, разработанную для получения С60: между двумя графитовыми электродами в гелиевой атмосфере поддерживали дуговой разряд с силой тока 100 А. Давление гелия варьировали от 50 до 1500 мм рт.ст. На металлической подложке, расположенной в 10 см от дуги, за несколько минут осаждался углеродный слой толщиной 10 мкм. Затем подложку переносили в камеру масс-спектрометра, с помощью которого исследовали молекулярный состав ее покрытия. В покрытии, осажденном при давлении 400 мм рт.ст., были обнаружены примерно равные количества частиц с атомными массами 432 и 720, что соответствует С36 и С60, а также примесь частиц, отвечающих С70.

После многоступенчатой химической и термообработки, в процессе которой были удалены С60 и С70, удалось получить пленку черного цвета толщиной около 100 нм, состоящую в основном из молекул С36. Каждая молекула образована из 12 пятиугольных и двух шестиугольных углеродных колец и имеет ось симметрии шестого порядка. Такая структура характеризуется высокими внутренними механическими напряжениями.

Для частиц с меньшим числом углеродных атомов внутренние напряжения были бы еще больше, поэтому полагают, что С36 - наименьший из стабильных фуллеренов, хотя между С36 и С60 могут найтись и другие стабильные наноструктуры.

Есть основания надеяться, что материал, состоящий из молекул С36, может обладать интересными механическими и физическими свойствами, в частности оказаться высокотемпературным сверхпроводником.

Физика

Сверхпроводимость молекулярного кислорода

За последнее десятилетие было установлено, что твердый молекулярный кислород при давлении выше 0.95 Мбар становится металлическим, при этом изменяются его кристаллическая структура, электропроводность и оптические свойства. Недавно К.Симицу с коллегами (K.Shimizu, CREST of Japan Science and Technology Corporation, Кавагути, Япония) обнаружили, что металлический кислород при температуре ниже 0.6 К становится сверхпроводящим.

Используя наковальни из искусственных алмазов и криостат растворения ³Не/⁴Не, они исследовали образец, который сжимали в камере диаметром 50 мкм, достигая давлений от 0.98 до 1.25 Мбар и прикладывая при этом также внешнее магнитное поле. Экспериментальная установка позволяла наблюдать и фотографировать образец, измерять его электропроводность и магнитную восприимчивость.

На графике показана температурная зависимость сопротивления при разных давлениях в отсутствие магнитного поля. Резкое падение сопротивления при температуре 0.6 К вызвано сверхпроводящим переходом в металлическом кислороде, что подтверждается данными по восприимчивости (наблюдается эффект Мейснера - вытеснение магнитного поля из сверхпроводника). Критическое магнитное поле, полностью подавляющее сверхпроводимость, составляет 2 кГс.

Сопротивление, как видно из графика, не падает до нуля, что авторы объясняют неоднородным распределением давления. Часть образца, которая находится под более низким давлением, не становится сверхпроводящей и создает остаточное сопротивление.

Новый проект изучения магнитосферы Земли

Национальное агентство США по аэронавтике и космическим исследованиям утвердило проект изучения магнитной оболочки нашей планеты, согласно которому в 2002 и 2004 гг. на околоземную орбиту будут запущены два новых спутника серии "Twins" ("Близнецы"). Они оснащены оборудованием для наблюдения процессов, происходящих на границе верхней атмосферы с ионосферой, где находятся скопления водородной и кислородной плазмы, захваченной и удерживаемой магнитным полем Земли.

Так как непосредственная регистрация самих заряженных частиц затруднена, то приборы будут фиксировать поведение нейтральных частиц. Известно, что при столкновении заряженной частицы с нейтральным атомом в верхних слоях атмосферы ее заряд передается этому атому и новая нейтральная частица, уже более не удерживаемая магнитным полем, мгновенно покидает скопление плазмы. Анализ энергетического спектра и траекторий подобных частиц дает возможность получить картину распределения плазмы. Одновременные наблюдения с помощью двух синхронизованных спутников впервые позволят построить объемную, трехмерную карту этой физической области околоземного пространства, что поможет определить существующую там магнитную ситуацию, постоянно меняющуюся под влиянием солнечного ветра.

Сложность состоит в том, чтобы при воздействии на датчик возможно большего числа частиц одновременно отфильтровать высокоэнергетичные фотоны, которые искажают картину. С этой целью приборы снабжают золотой решеткой с серией микроскопических щелей, которые исключат регистрацию большей части фотонов.

Орбита ИСЗ "Twins" будет иметь большой эксцентриситет; такая вытянутость (апогей - на расстоянии примерно восьми радиусов Земли от ее поверхности) позволит зондировать магнитосферу на всю глубину.

Стоимость проекта, составляющая 18 млн долл. США, считается невысокой. Этого удалось добиться благодаря использованию уже существующей конструкции приборов, устанавливаемых на искусственном спутнике Земли "IMAGE", который предназначен к запуску в 2000 г. Руководитель проекта - сотрудница Лос-Аламосской национальной лаборатории Р.Скуг (R.Skoug).

Автомобилизация КНР повлияет на состав атмосферы

Ныне в Китае лишь несколько миллионов человек имеют легковые автомашины, однако в последние годы все больше китайцев отказываются от традиционного велосипеда и покупают машины. По прогнозам, через 50 лет население страны перешагнет за 1.5 млрд, а число легковых автомобилей превысит 400 млн. Возможные последствия этого изучил американский специалист по химии атмосферы С.Эллиот (S.Elliott; Лос-Аламосская национальная лаборатория, штат Нью-Мексико) и результаты доложил на конференции Американского геофизического союза в Сан-Франциско.

Построенная им компьютерная модель учитывает выброс автомобильными двигателями значительных масс выхлопных газов. Окислы азота и аэрозоли выхлопных газов под действием солнечного света способствуют образованию озона; эта долгоживущая атмосферная примесь в больших концентрациях вредна для всего живого. Роза ветров на территории КНР такова, что озон будет распространяться не только в воздушном пространстве страны, но и над всей западной частью Тихого океана, вызывая глобальные метеорологические и климатические изменения.

Концентрация озона в воздухе над Японией и Кореей достигнет в будущем уровня, отмечаемого ныне над Лос-Анджелесом (Калифорния) в "тяжелый" летний день. При известных условиях озон "китайского происхождения" сможет оказаться даже у тихоокеанского побережья Северной Америки.

Автопарк гигантской азиатской страны к тому времени должен значительно усилить парниковое потепление планеты: согласно подсчетам Эллиота и его сотрудников, выброс в атмосферу CO₂ может возрасти на 30% по сравнению с нынешним.

Выступивший в прениях эколог Т.Э.Гредель (T.E.Graedel; Йельский университет, Нью-Хейвен, штат Коннектикут) подчеркнул, что дело не только в автомобилизации; чтобы достичь ее в называемых Эллиотом масштабах, КНР должна в значительной мере индустриализоваться, что тоже неизбежно усилит загрязненность воздушного пространства над всем полушарием.

Космический вулкан "переехал"

На снимках одного из крупнейших спутников Юпитера - Ио, переданных на Землю в 1979 г. "Вояджером", отчетливо различались следы действующих вулканов. До сих пор Ио остается единственным известным нам космическим телом, где происходят вулканические процессы. Посетивший впоследствии окрестности Ио аппарат "Галилео" подтвердил существование огнедышащих гор. Более того, бортовое оборудование на этот раз сумело определить температуру извергаемых материалов.

На конференции Отделения планетарных наук Американского астрономического общества (Кембридж, август 1997 г.) А.МакЮэн (A.McEwan; Университет штата Аризона, Тусон) сообщил о результатах этих измерений. Как оказалось, температура на поверхности Ио в районе кратеров составляет как минимум 1800К. Это означает, что магма в недрах этого тела разогрета не менее чем до 2000К.

Известно, что температура в магматических камерах земных вулканов не превышает 1600К, а образцы геологических пород свидетельствуют, что за последние полмиллиарда лет более высоких температур здесь не было.

Столь значительная разогретость магмы на Ио может быть объяснена, по мнению МакЮэна, тем, что она представляет собой расплавленную силикатную (кремнистую) породу, насыщенную магнезитами, - такая порода способна прорваться сквозь 50-километровую твердую кору. При выходе на поверхность из нее выделяются серосодержащие газы. Высокие столбы таких газов и наблюдаются на космоснимках.

Возможно, этим объясняется весьма странный на первый взгляд факт: один из наиболее активных вулканов Ио, получивший название Прометей, "переместился" за 20 лет, истекших со времени посещения "Вояджером", на 80 км в сторону. Как полагает участник конференции Дж.Спенсер (J.Spencer; Ловелловская обсерватория, Флагстафф, Аризона), мы видим смещающиеся по поверхности Ио выбросы: когда на серосодержащие отложения изливается свежая магма, происходит новый выброс, занимая все более удаленные от вулкана участки.

Марс был гостеприимнее Земли

Даже наиболее скептически настроенные ученые вынуждены согласиться: на Марсе некогда существовали моря и реки; многочисленные детальные фотографии его поверхности фиксировали долины и русла давно пересохших потоков и берега исчезнувших морей. Однако это поставило перед специалистами новую проблему: каким образом на Марсе могла сохраняться вода в жидком виде, если температуры здесь были очень низкие - ведь планета находится на большом расстоянии от Солнца, а ныне атмосфера слишком тонка и разрежена, чтобы удерживать тепло?

Некоторые исследователи считали, что на ранней стадии Марс имел значительно более плотную атмосферу. Состояла она (как и теперь) в основном из диоксида углерода, что создавало парниковый эффект; в результате температура планеты должна была медленно подниматься. Подсчеты, однако, показывали: даже если слой CO₂ в воздушной оболочке Марса и был некогда много плотнее, чем на Земле, один лишь парниковый эффект не в состоянии был обеспечить таяние льда на планете.

Возникший теоретический тупик преодолели Р.Пьерюмбер (R.Pierrehumbert; Чикагский университет, США) и его коллега Ф.Форже (F.Forget; Университет им.Пьера и Марии Кюри, Париж). Они исходили из предположения, что в атмосфере Марса на высотах, где давление было таким же, как в земной тропопаузе, а температура близка к - 100^oС, должны были образовываться ледяные кристаллы. В этих условиях ледяные частицы диаметром от 10 до 100 мкм скапливались в огромные тучи, которые интенсивно отражали тепловой поток обратно к поверхности планеты. Но эти же облака должны были одновременно отражать в космос солнечные лучи. К удивлению ученых выяснилось, что такое "двойное зеркало" более эффективно удерживает тепло атмосферы, чем отражает солнечные лучи. Вычисления показали, что температура на Марсе была близка к 25^oС, т.е. вполне достаточна для существования воды в жидком виде.

Правда, те же облака задерживали около 95% солнечного света, так что на Марсе постоянно стояла почти непроглядная ночь. Но ведь и на Земле жизнь оказалась возможной в глубоких пещерах и пучинах океана. Таким образом, Марс на раннем этапе предстает даже более гостеприимным для проявлений жизни, чем Земля, допускавшая тогда ее существование лишь в океанских глубинах.

Колоссальный "хвост" Венеры

В конце 70-х годов американский космический аппарат "Pioneer Venus Orbiter" (орбитальный венерианский отсек аппарата "Пионер") обнаружил в 70 тыс. км от поверхности Венеры вытянутое скопление высокотемпературных ионов, т.е. плазменный "хвост". Он образовался в результате бомбардировки верхней атмосферы планеты частицами солнечного ветра.

В действительности этот "хвост" простирается в 600 раз дальше от Венеры, чем полагали при его открытии. Об этом говорят данные, полученные еще с борта солнечно-гелиосферной обсерватории "SOHO" и проанализированные сотрудниками Лаборатории реактивного движения (Пасадена, штат Калифорния, США) во главе с М.Нойгебауэр (M.Neugebauer).

Этот европейско-американский спутник-обсерватория, орбита которого проходила в 1.5 млн км от Земли, зарегистрировал в 45 млн км от Венеры три неожиданных всплеска (по 45 с каждый) концентрации ионов кислорода и углерода. Международный коллектив исследователей полагает, что "SOHO" пересек три различные струи, образующие ионный "хвост" Венеры. Не исключено, впрочем, что это один и тот же раздробившийся в пространстве поток, пересеченный спутником трижды.

Возможно, "хвост" образован множеством отдельных "волокон", подобных тем, которые наблюдаются у некоторых комет с несколькими ионизованными "хвостами". Если это так, необходимо найти теоретическое объяснение сравнительно малой толщине наблюдаемого объекта. По существующим представлениям, узкий плазменный поток нестабилен и быстро рассеивается, однако на самом деле он, как оказалось, сохраняет свои свойства на расстояниях в десятки миллионов километров от источника.

Как известно, Земля и Юпитер надежно укрыты от солнечного ветра магнитными полями, отклоняющими заряженные частицы. У Венеры же магнитное поле отсутствует, так что солнечный ветер за 4.5 млрд лет существования планеты мог "вырвать" из ее верхней атмосферы значительное количество ионов. Такое взаимодействие между Солнцем и Венерой сыграло важнейшую роль в эволюции венерианской атмосферы, которая теперь насыщена молекулами серной кислоты и проявляет высокую коррозионную активность.

Австралия вступает в космический век

В ближайшее время на территории Австралии начнется строительство двух космодромов. Компания "Asia-Pacific Space Centre" (APSC), базирующаяся в Брисбене, избрала для этого мыс Йорк на севере страны (п-ов Кейп-Йорк, штат Квинсленд), а фирма "Space Transportation Systems" - район около Дарвина (п-ов Ариемленд). В обоих случаях предполагается запускать российские ракеты на мысе Йорк - типа "Протон-М", а под Дарвином - "Союз".

Компания "APCS" является консорциумом австралийских, американских и южнокорейских предприятий, его возглавляет подданный Австралии Д.Квон (D.Kwon), обещающий приступить к запускам в конце 1999 г. Космодром на мысе Йорк будет осуществлять до трех запусков в неделю, тогда как принадлежащий Европейскому космическому агентству центр "Ариан" в Гвиане (Южная Америка) производит лишь один запуск в месяц.

В увеличении числа новых спутников на низких околоземных орбитах заинтересованы фирмы, создающие глобальные сети мобильных телефонов. Предпочтительность Австралии в качестве места запусков заключается в близости к экватору: оба новых космодрома лежат от него не более чем в 15^o. Это позволяет уменьшить необходимый для запуска запас топлива, а вместо него брать на борт добавочную полезную нагрузку. Так, ракета "Протон", запускаемая в Австралии, способна нести полезный груз 7 т, что на 1 т больше, чем при запуске с космодрома Байконур.

Проект "Cluster" возобновляется

В июне 1996 г. с космодрома Куру (Французская Гвиана) была запущена ракета "Ariane-501", принадлежащая Европейскому космическому агентству. Она несла четыре спутника "Cluster", предназначенных для изучения физики солнечно-земных связей. По прошествии всего 30 с после старта на борту произошел взрыв, и эксперимент окончился полной неудачей.

После длительного обсуждения и международных переговоров Европейское космическое агентство приняло решение возобновить проект. Планируется создать три новых однотипных спутника с таким же, как и ранее, научным оборудованием для наблюдения процессов, происходящих в космической плазме околоземного пространства. Кроме того, будет использован аналогичный ИСЗ, построенный в основном из запасных частей, оставшихся от первого, неудачного запуска.

Полное развертывание программы намечено на начало 2000 г. Есть предложение произвести запуски с казахстанского космодрома Байконур двумя российскими ракетами "Союз", каждая - с двумя спутниками на борту. Для обеспечения сопоставимости научных данных обе ракеты должны стартовать с интервалом не более нескольких суток и вывести ИСЗ на сходные орбиты.

Поскольку проект вступит в действие на пять лет позже, чем планировалось, его участники намерены использовать опыт и учесть результаты других космических экспериментов. Этому вопросу был посвящен международный симпозиум Европейского космического агентства, состоявшийся в Дармштадте (Германия). В частности, решено координировать европейский проект "Cluster" с разрабатываемым НАСА США проектом "IMAGE" ("Imager for Magnetopause-to-Aurora Global Explorer"). ИСЗ "Эксплорер", предназначенный для получения изображений магнитосферы и полярных сияний, должен выйти на орбиту в январе 2000 г. Рассматривается также вопрос координации проекта "Cluster" с исследованиями, проводимыми американскими искусственными спутниками "Polar", и с российской программой "Интербол".

Запуск аппарата "Lunar-А" переносится

Полет японского космического аппарата "Lunar-А", намеченный на февраль 1998 г., был перенесен на август 1999-го. Предполагалось, что он посадит на поверхность Луны три зонда-пенетратора. Имея тормозные двигатели, такие зонды должны врезаться в поверхность Луны со скоростью "всего" 300 м/с, заглубившись на 1 - 3 м. Каждый зонд-пенетратор снабжен сейсмометром и прибором для определения теплового потока из недр Луны. Предполагалось, что сейсмометры, расположенные в трех далеко разнесенных друг от друга районах Луны, будут в течение длительного времени регистрировать сейсмические волны от лунотрясений и ударов крупных метеоритов. Анализ зарегистрированных сейсмических сигналов должен дать информацию о размерах ядра Луны и его плотности, что, видимо, поможет понять, как образовалось это небесное тело.

Запуск в феврале 1998 г. сорвался из-за того, что на аппарате протекла химическая батарея. Устранить эту неполадку и перенести запуск на более поздний срок оказалось непросто. Дело в том, что время осуществления этого полета было выбрано с таким расчетом, чтобы летящий к Луне аппарат находился в тени Луны в течение очень короткого времени и основным источником энергии на борту были бы солнечные батареи. Следующее астрономическое "окно" для такого полета будет лишь через несколько лет. Поэтому японские специалисты решили установить на "Lunar-А" дополнительную химическую батарею и запустить его в августе 1999 г. Батарея имеет массу 15 кг, и, чтобы сохранить полетный вес, один из трех пенетраторов (каждый массой 13 кг) будет снят. В связи с этим нужно будет выбрать для оставшихся пенетраторов новые районы посадки на двух противоположных сторонах Луны. Отказ от третьего пенетратора приведет также к тому, что основную задачу полета можно будет решить только с привлечением результатов сейсмических измерений, сделанных ранее американскими сейсмометрами, которые были установлены на Луне в конце 60 - начале 70-х годов.

Трехступенчатая ракета - новый принцип использования

До сих пор на удобную для исследовательских целей и дальней связи геостационарную орбиту спутники запускали с помощью трехступенчатых ракет. Последняя ступень, работающая на жидком или твердом топливе, доставляет спутник в заданную точку, а затем отделяется и сгорает в атмосфере. Иной принцип положен в основу космического аппарата "ISUS" ("Integrated Solar Upper Stage" - "Интегрированная солнечная верхняя ступень"), который разработан при участии Лаборатории им.Филлипса ВВС США Управления специальных видов вооружений МО и Исследовательского центра им.Льюиса НАСА.

Аппарат "ISUS" - искусственный спутник Земли, который снабжен двигателем малой тяги, работающим на солнечной энергии. На его поверхности устанавливаются малые жесткие зеркала, которые, фокусируя солнечный свет, разогревают жидкий водород, хранящийся на борту. Испаряющийся газ расширяется, вырывается через узкую трубку и создает тягу, необходимую для маневрирования спутника. Этот аппарат неспособен давать ту тягу, которая возникает при работе обычных химических двигателей, но вдвое более эффективен, если учесть надежность и экономию в полетном весе и стоимости. Кроме того, система "ISUS" снабжена металлографитовыми теплоконвекторами с термоэлектрическими преобразователями. Такой источник электроэнергии для питания оборудования ИСЗ должен заменить применяемые ныне громоздкие солнечные и обычные химические батареи.

В июне 1997 г. аппарат "ISUS" прошел испытания в вакуумной камере при температурах до 2000^oС. Его демонстрационный запуск в космос намечен на 2000 - начало 2001 г. Полагают, что такая интегрированная солнечная верхняя ступень способна переводить ИСЗ с низкой околоземной на геостационарную орбиту за 30 сут. (хотя современная техника делает это всего за 12 ч). Проигрывая в скорости маневрирования, новый аппарат дает значительные преимущества в полетном весе: вместо массивной и дорогостоящей ракеты "Титан-4" для запуска "ISUS" достаточно использовать меньший по массе "Атлас-2AS", что позволит сэкономить 300 млн долл. США. Правда, для этого потребуется некоторая модификация конструкции ИСЗ. Помимо прочего, аппарат "ISUS" при некоторых вариантах конструкции применим в качестве космического "буксира", для снятия спутника с орбиты или перевозки космонавтов с одного корабля на другой.

---

Электронные чернила

Несмотря на поразительные успехи современной техники в создании электронных средств отображения текста и графики (дисплеев), бумага по-прежнему остается важнейшим и незаменимым носителем информации. Это объясняется ее дешевизной, долговечностью, гибкостью, а также совместимостью с разными инструментами письма (ручки, карандаши, принтеры и т.д.).

До сих пор все попытки создать электронный аналог пары "бумага + чернила" на основе электрофореза мелких частиц или на жидких кристаллах не приводили к удовлетворительному результату: либо изображение недолговечно без внешнего питания, либо системы получались громоздкими, дорогостоящими и малоконтрастными.

Недавно группа американских исследователей (B. Comiskey, J.D.Albert, H.Yoshizawa, J.Jacobson; Массачусетсский технологический институт, Кембридж, США) предложила новый подход к созданию "электронных чернил". Суспензией из черных и белых микрочастиц размером 1 - 5 мкм заполняют объем сферической микрокапсулы диаметром 40 мкм. Каждая белая микрочастица - застывшая капля взвеси диоксида титана в расплавленном полиэтилене. Черные частицы получались подобным методом, но с добавлением черного красителя. Оба сорта частиц взвешены в неэлектропроводной смеси органических жидкостей с плотностью, равной плотности частиц 1.5 г/см³, и вязкостью 800 мкП, что примерно соответствует вязкости воды при температуре 30^oС. Образование на границах раздела жидкость - твердая частица двойного электрического слоя заставляет эти частицы двигаться в приложенном внешнем поле (электрофорез). В силу различия в электрохимических свойствах поверхностей белых и черных частиц (из-за электропроводности черного красителя) движение последних в электрическом поле происходит в противоположных направлениях: белые частицы смещаются к аноду, черные - к катоду. Таким образом, включение внешнего электрического поля приводит к быстрому окрашиванию одного полушария капсулы в белый цвет, а другого - в черный. (Для предотвращения коагуляции частиц с "присоединенными" зарядами противоположного знака они покрывались специальным полимером, который обеспечивал сильное отталкивание частиц при их сближении друг с другом.)

Для создания носителя изображения пленка, состоящая из капсул, напыляется на поверхность тонкого прозрачного полимерного листа, предварительно покрытого прозрачным проводящим слоем на основе оксидов индия и олова. С тыльной стороны на пленке формируют систему электродов для избирательной подачи напряжения к требуемым участкам поверхности. Полярность напряжения определяет цвет "бумаги" непосредственно над электродом, что позволяет создавать на ней черно-белый рисунок или текст. Такая система уже способна обеспечить разрешение 600 точек на дюйм (типичное разрешение современных струйных принтеров), а за счет усовершенствования переднего (прозрачного) электрода эта характеристика может быть примерно вдвое улучшена.

После выключения управляющего поля изображение может храниться по крайней мере несколько месяцев без заметной деградации. Поместив "бумагу" с записью в однородное электрическое поле, рисунок можно стереть, а затем нанести новый, причем число таких циклов может достигать 10⁷.

Уже в ближайшем будущем новые "бумага" и "чернила" смогут найти применение в уличных информационных системах (дорожные знаки, рекламные щиты и т.п.). В дальнейшем возможно создание телевизионных экранов и даже электронных книг - обычных по виду, но с содержанием той реальной книги, которую читатель желает прочитать. Такая замена содержания, как предполагают разработчики, будет производиться чисто электронным способом.

НОВЫЕ КНИГИ

Психиатрия. Антропология

Ч.Ломброзо. ГЕНИАЛЬНОСТЬ И ПОМЕШАТЕЛЬСТВО. М.: ЭКСМО-Пресс, 1998. 528 с.

Известный немецкий психиатр и психолог Эрнест Кречмер (1888 - 1964) писал: "Если из конституции гения удалить психопатическое начало, он становится всего лишь ординарным способным человеком".

Чезаре Ломброзо (1835 - 1909) - известный итальянский психиатр, криминалист и антрополог. В 1862 г. он возглавил кафедру психиатрии в Павийском университете, одновременно являясь директором психиатрической клиники в Пезаро. Его теория о невропатичности гениальных людей вызвала среди ученых большой интерес. Ломброзо провел параллель между гениальностью и бессознательным состоянием, а также психическими аномалиями. Собственно, идея о существовании такой связи не нова. Еще мыслители античности - Сократ, Платон, Аристотель - говорили о "божественном безумии", которое роднило пророков и поэтов древности.

Наибольшие споры вызвала другая теория Ломброзо - теория прирожденного преступника. Ученый на основе практического изучения патологической анатомии утверждал, что существует ряд признаков, отличающих прирожденного преступника от нормального человека. Исходя из этого, он считал возможным не только определить тип преступного человека вообще, но даже выделить черты, присущие отдельным категориям преступников, например ворам, убийцам, насильникам.

На Брюссельском международном уголовно-антропологическом конгрессе в 1906 г. противники теории Ломброзо одержали верх. Однако его биосоциальная теория преступности еще долгое время влияла на западную криминалистику.

---

Ботаника

ОПРЕДЕЛИТЕЛЬ ЛИШАЙНИКОВ РОССИИ. Вып.7. Лецидиевые, Микариевые, Порпидиевые / Сост. М.П.Андреев, Ю.В.Котлов, И.И.Макарова. СПб.: Наука, 1998. 166 с.

Появилась первая фундаментальная сводка по лихенофлоре нашей страны. Таксономическое разнообразие лишайников рассматривается на семейственном, родовом и видовом уровнях. Приводятся сведения по морфологии таксонов, их географическому распространению на территории России и за ее пределами.

Седьмой выпуск - пособие для изучения и идентификации корковых лишайников трех семейств: Lecideaceae, Micareaceae, Porpidiaceae. Корковые лецидиевые, микариевые и порпидиевые лишайники относятся к числу трудно идентифицируемых таксономических групп, недостаточно хорошо изученных как на отечественном, так и на мировом уровнях. Вместе с тем эти лишайники широко распространены на территории нашей страны. Представители лецидиевых и порпидиевых - преимущественно эпилитные формы, - обычно встречаются на скалах и другом каменистом субстрате в горных, арктических, степных и пустынных экосистемах. Микариевые лишайники обитают в лесах умеренной зоны (на древесине, коре деревьев), реже на почве, мхах и растительных остатках в арктической зоне и в горах. Даны морфологические описания 11 родов и 186 видов и таблицы для их определения, а также сведения об ареалах видов на территории России и земном шаре, условия их местообитания.

---

Океанология

Л.А.Жигарев. ОКЕАНИЧЕСКАЯ КРИОЛИТОЗОНА. М.: МГУ, 1997. 320 с.

Распространенные на дне морей и океанов криогенные породы - одно из наиболее феноменальных явлений Северного полушария Земли. Они то и формируют океаническую криолитозону площадью около 13 млн км². Она является не только составной частью и естественным продолжением континентальной суши, занявшей в периоды оледенения обширные пространства современного морского шельфа, но и вновь образуется в береговой зоне арктических трансгрессивных морей, что связано с особенностями термо- и литодинамических процессов. На разных участках арктических морей происходит деградация или аградация мерзлых пород, которые в первом случае из мерзлого состояния переходят в охлажденное или даже теплое, а во-втором, наоборот, из талого и охлажденного - в мерзлое. Изучение океанической криолитозоны - по существу новое научное направление в мерзлотоведении. Океаническая криолитозона возникает, развивается, сохраняется и исчезает в результате теплообмена между атмосферой, гидросферой (морем, океаном) и литосферой.

В книге изучены и обобщены материалы, полученные в течение последних 250 лет, начиная с Харитона Лаптева (1739) и кончая последними работами в береговой зоне Карского моря (Байдарацкой губе), в том числе - почти 25-летние исследования автора. Это первый в мировой практике целенаправленный синтез накопленных данных и современных фундаментальных представлений об этом уникальном природном явлении.

---

Ихтиология

АННОТИРОВАННЫЙ КАТАЛОГ КРУГЛОРОТЫХ И РЫБ КОНТИНЕНТАЛЬНЫХ ВОД РОССИИ / Под ред. Ю.С.Решетникова. М.: Наука, 1998, 220 с.

Общий состав ихтиофауны бывшего СССР оценивался в 375 видов. Выделение России в самостоятельное государство сопровождалось потерей для нее 45 видов пресноводных рыб. Среди круглоротых различают два класса: миксины (Myxiniformes) и миноги (Petromyzoniformes). Среди рыб - хрящевые (Chondrichthyes), костные (Osteichthyes) и химеры (Chimaeriformes). В пресных водах России встречаются представители только двух классов - миноги и костные рыбы.

Публикуемый каталог содержит 351 вид, относящийся к 178 родам, 47 семействам и 17 отрядам. В ходе его составления возникли сложности с понятием "пресноводные рыбы". От узкого толкования их только как генеративно пресноводных (размножающихся в пресной воде) пришлось отказаться. В книге рассмотрены виды рыб, встречающиеся в пресных и солоноватых водах, а также в эстуариях рек (континентальные воды), в том числе и типично морские рыбы, которые заходят на нерест в осолоненную или пресную воду.

Согласно каталогу, наиболее многочисленны отряды карпо-, окуне- и лососеобразных, которые в основном и формируют облик ихтиофауны России.

---

История науки

ПЕТР АЛЕКСЕЕВИЧ КРОПОТКИН. ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНЫЕ РАБОТЫ. Т.25. / Сост. В.А.Маркин, А.В.Бирюков, Р.К.Баландин. М.: Наука, 1998. 270 с. (Научное наследство.)

В 1997 г. исполнилось 155 лет со дня рождения П.А.Кропоткина (1842 - 1921) - исследователя и мыслителя. Книга дает представление о том вкладе, который внес в развитие наук о Земле этот выдающийся русский ученый и общественный деятель. Философские, экономические и социологические воззрения Кропоткина не укладывались в рамки официальной доктрины, долгие годы господствовавшей в стране; им был приклеен ярлык "мелкобуржуазных", из-за чего они замалчивались или искажались. В меньшей степени пострадали его труды по естествознанию. Однако внимание к ним научной общественности ослабло, сказались представления о нем как преимущественно революционере-анархисте.

Многие научные работы Кропоткина выдержали испытание временем. Собранный в этой книге материал дает представление о диапазоне интересов ученого на протяжении почти 60 лет его научной жизни: от первых страноведческих очерков "Из Восточной Сибири" до последней научной работы - проспекта книги "Ледниковый и озерный период", датированного 1919 г. Все эти работы для нас практически неизвестны.

---

Геофизика

ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ / Под ред. С.В.Гольдина, А.Д.Дучкова. Новосибирск: НИЦ ОИГГМ СО РАН, 1998. 166 с.

20 - 22 января 1997 г. в Объединенном институте геологии, геофизики и минералогии СО РАН (Новосибирск) состоялась Всероссийская конференция, посвященная памяти члена-корреспондента РАН, крупного ученого, одного из основателей Сибирского отделения Эпаминонда Эпаминондовича Фотиади (1907 - 1997). Инициаторы конференции - его многочисленные ученики и коллеги из Института геофизики, Новосибирского университета.

В сборнике в краткой форме представлены многие из выступлений, прозвучавших на конференции, где научные доклады перемежались личными восминаниями. Материалы сборника сгруппированы в два раздела. В первом собраны доклады преимущественно по региональной и глубинной геофизике, в которых даны результаты геофизического изучения строения недр Сибири, Урала и Дальнего Востока. Во втором разделе представлены результаты исследований Алтае-Саянской сейсмической области, теплового потока и современных движений земной коры Сибири; новые данные о глубинном строении Байкальской рифтовой зоны.

Предлагаемый сборник публикует итоги геофизических исследований, проводившихся в Сибири в 90-х годах 20-го столетия.

---

Политология

РОССИЯ В ОКРУЖАЮЩЕМ МИРЕ: 1998 / Под ред. Н.Н.Моисеева, С.А.Степанова. М.: МНЭПУ, 1998. 316 с.

В новом аналитическом ежегоднике говорится о самых важных событиях прошедшего года, отражавших состояние окружающей среды в России с учетом тенденций ее развития и национальных особенностей, а также об организационных, правовых, экономических и научных достижениях нашей страны. Проблему экологической безопасности авторы рассматривают через призму социальных процессов.

Возможно ли устойчивое развитие России? Как изменилось состояние здоровья населения? Способна ли страна обеспечить себя продовольствием? Как долго экономика может жить за счет добычи и продажи полезных ископаемых? Как сохранить биологические ресурсы от расхищения? Возможно ли и в дальнейшем рассчитывать на атомную энергетику? Способно ли население противостоять ухудшению окружающей среды? Действительно ли климат Земли стремительно меняется под влиянием человеческой деятельности? Какова роль России в международных попытках удержать мир на пути сбалансированного развития? На все эти вопросы аргументированно отвечают составители сборника.

Дополнительно к аналитическим статьям монография содержит десятки справочных данных и диаграмм.

---

История науки

В.Я.Френкель. ПРОФЕССОР ФРИДРИХ ХОУТЕРМАНС: РАБОТЫ, ЖИЗНЬ, СУДЬБА. СПб.: ПИЯФ РАН, 1997. 200 с.

Монография посвящена научной деятельности видного немецкого физика Фридриха Георга Хоутерманса (1903 - 1966), его интересной и трагической судьбе. В конце 20 - начале 30-х гг. совместно с Г.А.Гамовым он существенно развил теорию альфа-распада и на ее основе объяснил механизм выделения энергии звезд; участвовал в создании электронного микроскопа. Будучи коммунистом, эмигрировал из Германии после прихода к власти нацистов. Затем оказался в СССР, где вместе с И.В.Курчатовым, А.И.Лейпунским и Л.В.Шубниковым принимал участие в исследованиях по ядерной физике, проводимых в украинском ФТИ. Арестован в 1937г. и после двух с половиной лет заключения депортирован в Германию, где из гестаповской тюрьмы был освобожден стараниями М. фон Лауэ. В 1941 г. установил роль плутония как материала для атомной бомбы. После войны, работая в созданном им же институте (Берн, Швейцария), существенно уточнил возраст Земли.

Основной материал книги уже был подготовлен к изданию, когда ее автор, доктор физико-математических наук Виктор Яковлевич Френкель скоропостижно скончался. Окончательная доводка рукописи и ее редактирование осуществлены следуя замыслу автора и подготовленному им тексту. Использованы уникальные документальные материалы из российских и зарубежных архивов.

---

Памяти Алексея Леонтьевича Бызова Для российских коллег и членов международного научного сообщества имя Алексея Леонтьевича Бызова, члена-корреспондента Российской академии наук, было связано в первую очередь с исследованием сетчатки позвоночных. Начав в середине 50-х годов с изучения и регистрации импульсной активности одиночных ганглиозных клеток сетчатки, Бызов в 60-х стал первым в стране и одним из первых в мире, кто наладил технику микроэлектродного внутриклеточного отведения реакций от различных клеток сетчатки. В 1966 г. он защитил докторскую диссертацию, а вскоре из печати вышла его монография, которая через два года была отмечена премией им.И.М.Сеченова. С 1971 г. Бызов руководил Лабораторией переработки информации в сенсорных системах Института проблем передачи информации РАН, неизменно сохраняя традиции, заложенные ее основателями Н.Д.Нюбергом и М.М.Бонгардом: демократичность взглядов, многопрофильность работ, комплексный подход к решению научных задач, поощрение самостоятельности сотрудников. Будучи классическим биологом-физиологом, Бызов активно использовал для изучения живых систем моделирование. Его первые модели были спаяны из резисторов и конденсаторов, а последние - выполнены на ЭВМ. Блестящий экспериментатор, Алексей Леонтьевич все, от рабочей установки до изготовления микроэлектродов, делал собственными руками. До сих пор наряду с промышленными заготовками для микроэлектродов физиологи используют капилляры, вытянутые на установке, придуманной и сделанной Бызовым. Кроме физиологии зрения Бызов интересовался и другими сенсорными системами - вкуса, обоняния, электрорецепции, церкальной системы насекомых. Последние 30 лет его научные интересы лежали в области физиологии горизонтальных клеток сетчатки. В 90-е годы закономерности, обнаруженные и исследованные на сетчатке, он развивал для общей синаптологии и с позиций организации памяти. Классические работы о свойствах мембраны и синаптологии горизонтальных клеток широко известны, в том числе и зарубежным специалистам, со многими из которых Бызов поддерживал рабочие и дружеские отношения. Он был членом ученого совета Международного морского центра на Сардинии (Италия) и вдохновителем создания Лаборатории зрения в Институте биологии моря в Которе (Югославия). Многие годы Бызов читал спецкурс "Физиология органов чувств" на кафедре физиологии МГУ, который очень любили студенты и ценили преподаватели. Долгое и активное сотрудничество Бызова с ВИНИТИ позволяло физиологам периферийных институтов своевременно получать достоверную научную информацию. С 1976 г. и до последних месяцев жизни Алексей Леонтьевич был "главным физиологом" в нашем журнале. Все публикации с колонтитулом "Физиология" проходили его строгую и беспристрастную оценку. Мы очень ценили неформальное участие Алексея Леонтьевича в жизни журнала и всегда прислушивались к его советам. Алексей Леонтьевич был не только гениальным экспериментатором, но и "мастером на все руки". В свободное время любил мастерить плетеную мебель, корзины (одна из них - подарок "Природе"), модели церквей, был прекрасным велосипедистом, "накрутившим" многие километры по России, Европе и Америке, увлекался настольным теннисом. И все же главным для него всегда оставалась научная работа. В последние месяцы жизни именно она была единственным эффективным средством, облегчавшим его тяжелое состояние.