Эврика-86

АВТОРЫ:

Алексашин Ю., Алексеев М, Алова Г., Амнуэль П, Варшавский БД Афиногенов ДД Афонская Н, Бажутин Г., Белов А., Бобров Г., Бороздина Л., Варущенко С., Васильев А., Веснянкин Л., Виндберг О., Волков ВД Вольнов В., Газарян К., Газенко О., Галанцев В., Галин А., Горбунов А., Гордиец Б., Гржимек Б., Гулак Ю., Гулиа Н., Демецкий А., Дехтярева К., Дидковский А., Дмитрук М., Забродин Ю., Залесский М., Золотова ЛД Зоненшайн Л., Иванова Г., Квасов Д., Каятковский О., Кённен Г., Ковальзон В., Когунов М., Кожемяка В., Козлов АД Колесников Ю, Колтовой М., Кондратьев К., Костинский Ю., Кравченко ДД Крылов Ю., Кубичев Е., Купин АД Лаговский В., Литинский СД Малиничев Г., Маркин В., Марчук Г., Матвеенко Л., Мезенцев В., Менжулин Г., Михайлов М., Москаленко Н., Мурахвери В., Мусина И., Наврузов В., Новиков Г., Нечай И., Остроумов И., Подклетнов Н., Панченко В., Петров P., Попелянский Я., Пресняков А., Протасов В., Родиков В., Родионова Ж., Ромашов Ф., Ротенберг В., Рувинский И., Рычков Ю., Сабиров А., Сабуренков С, Середкин А., Сицко Ю., Созинов АД Суржиков А., Троицкий ВД Турсунов А., Фаст В., Федотова Н., Филонов М., Фролов Ю., Чегодаев А., Шамси-заде Л., Шерешков В., Щербаков Б.

Физическая судьба расширяющейся Вселенной: новые грани старой загадки

Эволюция всей Вселенной как целого — одна из форм проявления "нетленной красы" природы, поэтически воспетой многими поколениями художников слова. Однако наука в отличие от поэзии не ограничивается констатацией увиденного или художественной гиперболизацией существующего, ей важно разобраться в самой природе и внутреннем механизме наблюдаемых явлений. Это в равной мере относится и к глобальным космическим процессам.

У идей иная судьба, чем у людей, их выдвинувших, — они, не в пример последним, никогда не умирают. Яркий пример тому — историческая судьба идеи "конца света"; несмотря на свою научную несостоятельность, она время от времени в том или ином обличье вновь и вновь всплывает на поверхность.

Идея "конца света" возникла в недрах мифологического сознания и в последующие эпохи вошла в мировоззренческую догматику всех мировых религий. По своему же логическому статусу она — неотъемлемая часть теологической доктрины творения, провозгласившей сотворенность всего и вся.

Внутренняя взаимосвязь представлений о «начале» (креационизм) и «конце» (финализм) очевидна. Так, еще Аристотель усмотрел логическое противоречие в утверждениях тех, кто в его время допускал, что Вселенная

никла, и одновременно считал, что она вечна. Справедливо квалифицируя такое утверждение как нечто невозможное, Аристотель добавлял: наблюдение показывает, что все, что возникает, равным образом уничтожается.

Подвергая диалектико-материалистической критике концепцию "тепловой смерти" Вселенной, на этот важный момент логической взаимосвязи понятий «начала» и «конца» мира особое внимание обратил Ф. Энгельс.

Поэтому неудивительно, что в современной космологической и философской литературе в прямой связи с проблемой сингулярного «начала» Вселенной вновь стали обсуждать вопрос о ее возможном «конце».

В начале XI века состоялась одна примечательная и в естественнонаучном и в философском отношениях дискуссия. Она разгорелась между двумя молодыми людьми, тогда еще малоизвестными, но ставшими впоследствии знаменитыми во всей ойкумене, как на Востоке, так и на Западе. Речь идет об Абу-Али Ибн Сине (Авиценне) и Абу Рейхане Бируни. В данном случае нас интересует лишь один из важных вопросов, ставших предметом их обсуждения. Бируни был задан следующий любопытный вопрос: "Почему Аристотель возводит сказания прошлых веков и предания древних о небесном своде и о его существовании в решительный довод, которым пользуется в двух местах своей книги для доказательства неподвижности и вечности небесной сферы?" Разъясняя далее свою научную позицию, Бируни в письме к Авиценне пишет: "Мы знаем о продолжительности (существования небесной сферы) еще значительно меньше того, что повествуют об этом народы, обладающие священным писанием, и того, что рассказывается со слов индийцев и подобных им народов". Не является ли неизменность неба кажущейся наподобие

неизменности гор? — размышляет Бируни и добавляет: "все горы изменились в древности, и свидетельства предшественников Аристотеля точно так же, как свидетельство его самого, не считаются с явными изменениями, которые в них произошли".

Авиценна как признанный глава восточноперипатетической школы философов решительно возражает идее изменчивости неба, ибо полагает, что она противоречит разделяемой им аристотелевской концепции вечности мира. "Дело с небом обстоит совершенно иначе, чем с горами", — категорически заявляет он.

Теоретический спор двух выдающихся умов эпохи восточного средневековья весьма показателен в культурноисторическом отношении: по затронутым в нем вопросам, а также по характеру самой дискуссии можно судить, так сказать, о степени извилистости дороги, пройденной человеческим разумом в ходе его восхождения на Олимп идеи эволюции.

Авиценна был крупным естествоиспытателем своего времени. Он первым открыл закон последовательности напластования горных пород (пятьсот лет спустя его заново открыл датский ученый Николаус Стено). Дальнейшее же обобщение накопленных к тому времени (начало XI столетия) геологических знаний привело его к мысли об эволюции земной коры. И если тем не менее Авиценна в споре с Бируни выглядит консерватором, то в этом меньше всего виноват он сам: идея эволюции небесных тел, тем более эволюции Вселенной в целом, глубоко чужда всему логическому строю средневековья — и восточного и западного; мировоззренческую основу этой эпохи составляла идея неизменности космоса как в целом, так и в частях. А на эт^й идейной почве вырастали общественно значимые философские, теологические, этические и эстетические учения средних веков. Следы влияния средневекового

ля мышления отчетливо видны и в высказываниях Бируни. Хотя он и допускал возможность изменчивости неба, ему была чужда идея направленного изменения вещей, изменения, сопровождающегося качественными переходами, превращениями одних форм в другие.

Впрочем, в данном случае Бируни отталкивается от древнеиндийских метафизических учений, которые он хорошо знал и всемерно пропагандировал в арабо-иранской культурной среде. Углубляя основополагающие космологические понятия философской системы Веданты, он заключил, что время течет большими циклами и что в каждом из них развитие идет лишь в направлении реализации изначально заложенных в нем возможностей.

Науке и философии предстояло еще пройти нелегкий путь проб и ошибок, прежде чем прийти к современной формулировке идеи развития.

Ведь даже в Европе XVIII столетия, как писал Ф. Энгельс, "естествознание, столь революционное вначале, вдруг очутилось перед насквозь консервативной природой, в которой все и теперь еще остается таким же, каким оно было изначально, и в которой все должно было оставаться до скончания мира или во веки веков таким, каким оно было с самого начала".

В этих условиях материалистическая философия должна была разорвать окутавшую природу густую сеть религиозных и объективно-идеалистических измышлений, в особенности разомкнуть пресловутый круг "первотолчок целесообразность" и тем высвободить материальный мир из-под постоянной опеки "внешних сил" и "конечных причин".

Это идейное единоборство в европейском культурном ареале продолжалось вплоть до второй половины XIX столетия, а в иных регионах затянулось до наших дней.

Как известно, вопрос о первотолчке впервые был устранен благодаря

ретическим усилиям Канта, автора знаменитой космогонической гипотезы о естественноисторическом возникновении Солнечной системы. Однако научное сообщество второй половины XVIII века еще не было готово к восприятию кантовских идей. Как заметил Ф. Энгельс, если бы подавляющее большинство естествоиспытателей не ощущало того отвращения к философскому мышлению, которое выразилось в известном предостережении: "физика, берегись метафизики!", то "они должны были бы уже из одного этого гениального открытия Канта извлечь такие выводы, которые избавили бы их от бесконечных блужданий по окольным путям и сберегли бы колоссальное количество потраченного в ложном направлении времени и труда".

Отмеченная Энгельсом философская незрелость естественнонаучной мысли особенно сказалась на характере научных дискуссий, разгоревшихся среди физиков и астрономов второй половины XIX века.

Речь шла о философском толковании вывода двух выдающихся физиков-теоретиков того времени Рудольфа Клаузиуса и Уильяма Томсона о возможной "тепловой смерти" астрономической Вселенной. Это научное заключение имело под собой твердую теоретическую базу — второй закон термодинамики, утверждающий постоянный рост энтропии (меры необратимого рассеяния энергии) материальных систем, изолированных от окружающей их физической среды. Однако, с другой стороны, концепция "тепловой смерти" принципиально противоречила классическим философским представлениям о бесконечности Вселенной во времени. Возникла следующая теоретическая дилемма: если 1) эти философские представления верны, то есть Вселенная вечна, а также 2) второй закон термодинамики является объективноистинным научным знанием и 3) его экстраполяция (перенос) в сферу космологического исследования — на

ленную в целом — обоснованна, то почему же до сих пор не наступила ее, Вселенной, "тепловая смерть"? Поскольку же конец физической Вселенной все-таки еще не наступил, постольку по крайней мере одна из этих теоретических посылок принципиально ложна, то есть либо: Вселенная еще молода (возникла сравнительно недавно); второй закон термодинамики вообще несостоятелен; он в принципе не применим ко Вселенной как целому, ибо:

а) является частным физическим законом, сфера действия которого ограничена пределами частной физической дисциплины (термодинамики);

б) Вселенная как целое в силу ряда ее уникальных физических особенностей (бесконечность, неизолированность и так далее) не подчиняется закону роста энтропии;

либо же все перечисленные теоретические допущения (1–3) остаются в силе, но во Вселенной действуют какие-то еще неизвестные науке физические механизмы, которые препятствуют наступлению "тепловой смерти" (типа концентрации рассеянной лучистой энергии и ее последующего превращения в другие «работоспособные» формы энергии).

Мнения ученых сразу же резко разошлись.

Философы и физики, стоящие на материалистических позициях, решительно отвергли первый вариант решения возникшей проблемной ситуации — идею возникновения (проще говоря, сотворения) Вселенной в недавнем прошлом. Отсюда особое внимание, проявленное ими ко второму и третьему вариантам. Однако все попытки доказать физическую необоснованность второго закона термодинамики в конечном итоге не дали положительного результата. Несостоятельными оказались и попытки обоснования термодинамики без понятия энтропии или второго закона вообще, как и попытки обосновать неправомерность применения второго начала

намики в космологии, иными словами, при изучении Вселенной как физического целого.

После этих теоретических неудач в попытках спасти Вселенную от "тепловой смерти" оставалась последняя возможность — допустить, что во Вселенной действуют неизвестные физические факторы, которые и предотвращают ее постепенную термодинамическую гибель.

Когда У. Томсон и Р. Клаузиус предприняли грандиозную научную экстраполяцию — распространили на всю Вселенную второй закон термодинамики, многие теоретически важные аспекты этого закона еще не были известны и немало вопросов осталось вне горизонта размышлений основоположников классической термодинамики.

Правда, позднее эти вопросы все же всплыли на поверхность общетеоретических и философских дискуссий. Но это было уже в то время, когда ученые с ужасом обнаружили, что звездной Вселенной, воспетой поэтами всех поколений как идеал нетленной красоты, как образец неувядающего порядка и постоянства, грозит смертельная опасность и что этой вполне реальной теоретической возможности нет сколь-нибудь серьезной физической альтернативы.

Грандиозным и очень многообещающим вначале выглядело теоретическое усилие, предпринятое известным австрийским физиком Людвигом Больцманом. Он выдвинул гипотезу, согласно которой Вселенная далеко не исчерпывается наблюдаемым астрономическим миром; последний — лишь часть грандиозной, недоступной наблюдению механической системы, которая в целом находится в тепловом равновесии, то есть в состоянии "тепловой смерти". Но в ее бесконечных просторах можно найти небольшие (в масштабах космоса) пространственные области, где физические условия могут заметно отличаться от условий,

вующих во всей остальной Вселенной.

Л. Больцман был одним из выдающихся естествоиспытателей-материалистов прошлого столетия. Поэтому его космологическую гипотезу следует оценить не только исходя из логики развития научной мысли второй половины XIX века, но и учитывая общее состояние той формы философского материализма, приверженцем которой был великий австрийский физик.

"Тепловая смерть", угрожавшая материальной Вселенной со страниц научных статей Клаузиуса и Томсона, и безуспешность теоретических усилий коллег Больцмана, предпринявших неоднократные попытки спасти ее, глубоко задевали не только научную интуицию, но и философское убеждение ученогоматериалиста. И он решил попытаться согласовать на более высоком теоретическом уровне разделяемое им материалистическое учение о бесконечности Вселенной в пространстве и времени с эмпирически констатируемой и математически оформленной в термодинамике необратимостью явлений природы и тем самым физически отвести от Вселенной угрозу "тепловой смерти".

Однако механический материализм, на позиции которого стоял Л. Больцман, был такой системой философской мысли, которая принципиально чуждалась идеи развития. Отсюда неудивительно, что во "Вселенной Больцмана" господствует, как говорится, гробовая тишина: в целом она находится в состоянии покоя, то есть физически мертва. Поэтому с позиций материализма диалектического флуктуационная концепция Больцмана выглядит явно неудовлетворительной; она противоречит одному из важнейших основоположений диалектики — принципу развития.

Материалистическая диалектика похожа на скрипку Страдивариуса (воспользуемся этим удачным образом

академика П. Л. Капицы). Эта скрипка, как известно, самая совершенная из скрипок, но чтобы на ней играть, нужно быть музыкантом экстра-класса.

Именно благодаря мастерскому владению диалектическим способом мышления Энгельсу и удавалось видеть гораздо дальше, шире и глубже своих современников-естествоиспытателей. Свидетельством тому конкретнонаучное подтверждение его философских предвидений, сделанных им в ходе критического анализа концепции "тепловой смерти" Вселенной. Как теперь выясняется, Энгельс сумел предугадать одно из главных направлений эволюции космической материи. Не будем, однако, забегать вперед…

Классическая космология к концу XIX века испытывала ряд принципиальных трудностей. Сформулированные в форме логических парадоксов, эти трудности будоражили теоретическую мысль на протяжении многих десятилетий. Наиболее твердым орешком оказался термодинамический парадокс (если Вселенная существует вечно, то давным-давно должно было наступить состояние полного статистического равновесия, чего, однако, нет в действительности!), а отзвуки бурных споров, разгоравшихся неоднократно начиная с конца XIX века, слышны по сей день.

На протяжении второго и третьего десятилетий XX столетия, когда шло становление релятивистской космологии, внимание ученых в основном было сосредоточено на двух других парадоксах — гравитационном (если, с одной стороны, Вселенная пространственно бесконечна, а с другой теория тяготения Ньютона действительно «всемирна», то в каждой точке космического пространства гравитационный потенциал был бы бесконечно большим, чего фактически нет) и фотометрическом (если бы Вселенная представляла собой бесконечную совокупность однородно распространенных по всему

пространству звезд, то их суммарное излучение было бы так велико, что ночное небо светило бы столь же ярко, как и дневное)).

Термодинамический же парадокс привлек внимание лишь в начале тридцатых годов, когда были заложены основы релятивистской термодинамики, когда классическая физика тепла была переформулирована на понятийном и математическом языке теории относительности. В итоге же выяснилось, что авторы нашумевшего вывода о грядущей "тепловой смерти" Вселенной не учли — дайне могли учесть, ибо это прояснилось именно в свете общей теории относительности, — принципиально важные физические особенности Вселенной как целокупности гравитирующих систем.

Как оказывается, дело вовсе не в бесконечности или конечности пространственной протяженности Вселенной — второй закон термодинамики одинаково применим к обоим типам физической Вселенной. И хотя непрерывное возрастание энтропии никогда не прекращается, Вселенная никогда не достигнет состояния теплового равновесия, ибо самого предельного, максимального значения энтропии не существует

В чем же дело?

Главное — в физических тонкостях «взаимоотношения» Вселенной и создаваемого ею гравитационного поля. Последнее же, как это выяснилось уже после эпохального научного открытия А. Фридмана (расширения Вселенной), оказалось переменным. Между тем вывод классической науки о том, что любая замкнутая физическая система в ходе своей длительной эволюции неизбежно перейдет в состояние статистического равновесия, относится к системе, находящейся в стационарных (неизменных во времени) внешних условиях. Это во-первых.

Во-вторых, переменное гравитационное поле замкнутой системы с точки зрения теории тяготения Эйнштейна не

может уже рассматриваться составной частью системы (не будь это так, законы сохранения, образующие основу физической статистики, применительно ко Вселенной как целому потеряли бы всякий смысл); оно выступает по отношению ко Вселенной внешним, причем нестационарным условием. Коль скоро это так, Вселенную в целом нельзя считать изолированной (замкнутой) физической системой в принятом значении этого термина.

Вот почему применимость второго закона термодинамики в космологии не означает автоматического наступления во всей Вселенной статистического равновесия: нестационарной (расширяющейся) Вселенной не страшна угроза "тепловой смерти", ибо ей не суждено осуществиться когда-либо! Однако, как свидетельствует опыт одного из героев древнеиранских сказок, выпустить дэва из закупоренного кувшина гораздо легче, чем вновь загнать его туда…

И действительно, на светлом фоне последних теоретических достижений космологии опять видна тень идеи физической смерти Вселенной (правда, теперь уже не «тепловой», а "холодной"), идеи, казалось бы, давно похороненной на кладбище честолюбивых амбиций религиозно ориентированного человеческого сознания.

Относительно будущей судьбы наблюдаемой Вселенной фридмановская теория предлагает два сценария, выбор одного из которых зависит от среднего значения определенного, измеримого космологического параметра величины средней плотности космической материи в настоящую эпоху: последующее неограниченное во времени расширение или же сжатие после достижения максимального радиуса расширения с последующим возможным повторением всего эволюционного цикла (расширение — сжатие).

Так вот, говоря о тени идеи физической смерти Вселенной в новейшей космологии, мы имеем в виду те схемы

развития Вселенной, которые предсказывают неограниченное во времени расширение Метагалактики.

Долгое время эти космологические модели оставались математическими схемами, лишенными физической плоти и крови. Недавно их физической конкретизацией занялись известные теоретики (Ф. Дайсон, К. Ислам, С. Вайнберг, И. Шкловский и другие). Как оказалось, в весьма отдаленном будущем Вселенную ожидает "мучительнейший конец". Так, согласно выводам группы американских исследователей (Д. Айкус, Дж. Литоу, Д. Теплиц, В. Теплиц), рассчитавших развитие космической материи на период до 10 °° лет, эволюция пространственнооткрытой Вселенной должна пройти шесть этапов.

Спустя 10 ^ лет (после начала ныне продолжающегося расширения) все звезды израсходуют свое ядерное горючее и погаснут (первый этап). Когда возраст Вселенной достигнет 10 ^ лет, мертвые звезды останутся без своих планет (второй этап). Затем начнется «испарение» звезд из галактик; оставшееся же в галактиках вещество начнет сжиматься, а в конечном итоге образует сверхмассивные "черные дыры" (третий этап). В течение последующих лет распадутся все протоны, что, в свою очередь, приведет к нагреву холодных звезд, покинувших свои галактики (четвертый этап). Когда возраст Вселенной достигнет 10^ лет, распадется почти 40 процентов всего вещества (пятый этап). К 10^ годам во Вселенной останутся лишь разреженный электрон-позитронный газ, нейтрино и фотоны, а также сверхмассивные "черные дыры". Когда же возраст Вселенной достигнет 10 °° лет, то в процессы необратимого разложения будут вовлечены и сами дыры.

Не излагая другие теоретические выкладки, касающиеся физических деталей эволюции Вселенной по

щей ветви развития, ограничимся двумя замечаниями общего характера.

Во-первых, на достигнутом ныне уровне знания вопрос о направлении и характере эволюции Вселенной в отдаленном будущем в принципе остается открытым: современная космология еще не может утверждать с полной уверенностью, чем кончится ныне наблюдаемое расширение. Пространственно-открытая же модель, в рамках которой предсказывается физическая судьба наблюдаемой Вселенной, — лишь один из возможных вариантов развития космической материи, согласно одной из многочисленных общерелятивистских моделей, совершенно равноправных в теоретическом и логическом планах. Хотя многие современные космологи высказываются именно за этот вариант, однако есть не менее веские аргументы в пользу пространственно-замкнутой осциллирующей модели. Так, ряд ведущих астрофизиков полагают, что во Вселенной, кроме видимого вещества, может существовать и много невидимой материи, учет которой заметно изменит общую оценку средней плотности космологического субстрата.

В самое последнее время в связи с предполагаемым открытием массы покоя у нейтрино значительно укрепилось Эмпирическое основание этой точки зрения. Возможно, именно реликтохые нейтрино вносят основной вклад в среднюю плотность космической материи; она с учетом этого вклада оказывается больше ее критического значения, обеспечивающего конец расширения. (При этом автоматически разрешается и проблема "скрытой массы" галактик и их скоплений.) Это значит, что нейтринная Вселенная пространственно замкнута и со временем ее нынешнее расширение сменится сжатием.

Во-вторых, новейшие астрономические и физические представления вовсе не отменяют классические философские идеи и концепции, касающиеся общих закономерностей

вания Вселенной как целого. Напротив, самой логикой развития релятивистской астрофизики они обобщаются и возводятся в новую космологическую ступень. В особенности речь идет об идее космического круговорота, обоснованной Ф. Энгельсом на материале классической астрономии. Ф. Энгельс, напомним, заключил, что, в сущности, проблема только еще поставлена, но отнюдь не решена. Она будет решена лишь тогда, когда будет физически показано, каким образом рассеянная в космическом пространстве теплота становится снова используемой. И действительно, в свете новейших теоретических открытий выяснилось, что вопреки классическим физическим представлениям, но в полном соответствии с философским предвидением Энгельса во Вселенной все же могут реализоваться циклически повторяющиеся процессы рассеяния и последующей концентрации вещества и энергии. Как оказывается, в этих процессах решающую роль играют "черные дыры" (астрономические объекты принципиально нового типа, о возможности образования которых говорили еще английский физик Майкл (1783) и французский ученый Лаплас (1799), но которые только в наши дни облекаются в физическую плоть и кровь), они сначала поглощают излученную звездами энергию и находящееся вблизи вещество, а затем посредством квантового испарения и взрыва (эффект Хокинга) вновь рассеивают их в пространство.

Что касается возможности космологического обобщения идеи круговорота материи, то имеется в виду следующее. Сейчас в связи с возможным открытием массы покоя у нейтрино чаша весов вновь стала склоняться в сторону осциллирующей (пульсирующей) модели. В рамках же данной модели круговорот материи приобрел бы новое измерение: следовало бы поставить вопрос уже не о круговороте составных частей Вселенной, а о

роте самой Вселенной в целом, в ходе которого возникали и исчезали бы не просто отдельные миры (Земля, Солнечная система или Галактика), а вся Вселенная, как она предстает в зеркале современного астрономического познания.

С этой точки зрения можно говорить не о бесконечной продолжительности существования данной конкретной формы Вселенной (расширяющейся системы скоплений галактик), а о бесконечном процессе тотальных качественных превращений космической материи, выражающемся в периодическом — в принципе непрекращающемся — чередовании фаз ее расширения и сжатия.

Здесь мы должны остановиться и задуматься над следующим вопросом: не означает ли описываемый вариант круговорота космической материи своеобразную космологическую реставрацию гегелевской "дурной бесконечности", то есть не сопровождается ли неограниченный цикл расширения — сжатия бесконечным повторением одного и того же?

Думается, нет оснований ожидать такого космологического однообразия. Напротив, как показывают теоретические выкладки принстонских космологов, каждый новый цикл эволюции осциллирующей Вселенной может иметь в качестве начальных условий свой набор элементарных частиц с присущими им особыми физическими свойствами; различные значения могут иметь также фундаментальные константы, входящие в математическую структуру физических законов эволюционирующей Вселенной.

Подытоживая сказанное, следует подчеркнуть, что опытное доказательство эволюционного характера Вселенной — крупная веха на пути ассимиляции физикой идеи развития. При этом сама астрономия, которая когдато сводилась к небесной механике, ныне во все большей мере становится эволюционной физикой.

ГОРЯЧАЯ ГАЛАКТИКА

Гигантское звездное скопление, находящееся на расстоянии 300 миллионов световых лет от Земли, излучает столько же энергии, сколько два триллиона солнц, вместе взятых. Однако с Земли его можно заметить лишь в очень мощный телескоп, поскольку 99 процентов излучения приходится на невидимую инфракрасную часть спектра. Это тепловое излучение в 100 раз более интенсивно, чем у нашей Галактики. Обнаружившие это скопление ученые считают, что в его центральной части, видимо, находится "исключительно мощный источник теплового излучения", который нагревает окружающее газопылевое облако. Возникновение таких инфракрасных галактик возможно при столкновении двух или более звездных скоплений, а результате чего образуется множество новых солнц.

САМЫЙ ЯРКИЙ ОБЪЕКТ ВСЕЛЕННОЙ

Группа астрономов обнаружила квазар, имеющий такую яркость, что если бы он находился в 650 световых годах от Земли, то казался бы нам столь же ярким, как Солнце. На самом деле он удален от нас примерно на 10

дов световых лет. Это самый яркий из известных небесных объектов.

Квазары (квазизвездные радиообъ^11,1) — загадочные небесные тела, очень удаленные от Земли, излучающие больше энергии, чем целая Галактика. Их природа неясна, предполагают что это либо первые стадии жизни галактик, либо, наоборот, остатки погибших галактик.

УДИВИТЕЛЬНЫЙ ВОЛЧОК В СОЗВЕЗДИИ ОРЛА

Летом 1978 года было сделано открытие, приковавшее внимание всего астрономического мира сразу и надолго. Не было на Земле человека, имевшего отношение к астрономии, который бы не спрашивал: что там нового, какую еще сенсацию подбросил этот источник? Речь шла о слабенькой красноватой звездочке четырнадцатой величины в созвездии Орла.

ЛЕТО ЗАГАДОК

Итак, было лето 1978 года. Б. Маргон, астроном из Калифорнийского университета, исследовал с помощью спектрографа, установленного в фокусе пятиметрового телескопа, объект под названием СС 433. Число это означает попросту порядковый номер звездочки в каталоге, выпущенном десятилетием раньше двумя астрономами, фамилии которых начинались с буквы С: А. Стефенсоном и М. Сандулеком. Несколько ночей наблюдений, и Маргон пришел к первой идее — он решил, что труба его спектрографа погнулась. Это была строго логичная идея. Действительно, нужно было, не увеличивая

сущностей (гипотез), просто допустить неисправность спектрографа.

Маргон быстро убедился, что спектрограф ни при чем и странность заключена не в приборе, а в объекте. Странность же была такой: несколько довольно ярких линий излучения в спектре звезды не стояли на положенных местах, а от ночи к ночи смещались — часть линий в красную сторону, а часть — в фиолетовую.

В самом факте смещения линий в спектре для астронома нет ничего необычного. Все знают, что линии в спектрах квазаров очень сильно смещены в красную сторону, — все квазары удаляются от нас с огромными скоростями. В спектре известной Крабовидной туманности есть линии, смещенные в красную сторону, а есть смещенные в фиолетовую. Дело в том, что передний край туманности приближается к нам, а задний удаляется — ведь туманность расширяется. Мы видим оба края, обе серии линий.

Однако в спектрах квазаров и Крабовидной туманности линии, хотя и смещены с «законных» мест, все же неподвижны: скорость движения постоянна. А вот линии в спектре СС 433 были не только смещены в разные стороны, но еще и двигались. За месяц линии в красной области сместились на десятую часть своей длины. Вряд ли число что-либо говорит неподготовленному читателю. Дело в том, что смещение спектральной линии тем больше, чем быстрее приближается или удаляется источник света. Открытие Маргона означало, что скорость движения изменилась на 10 процентов по отношению к скорости света, а та равна 300 тысячам километров в секунду. Значит, за месяц наблюдений скорость удаления объекта увеличилась на 30 тысяч километров в секунду! И скорость приближения тоже.

Представьте себе, скажем, квазар — масса в миллиарды раз больше массы Солнца, — который за месяц увеличил бы скорость своего движения на такую

огромную величину. Или туманность, в которой газы за месяц стали бы расширяться на 30 тысяч километров в секунду быстрее. Такого еще не было.

Более того, картина смещения линий оказалась периодической, она повторялась каждые 164 дня. Линии разбегались друг от друга, а потом сходились, чтобы вновь разбежаться…

Открытие Маргона сразу привлекло внимание астрофизиков, его сравнивали с открытием пульсаров в 1967 году. Что ж, давайте сравним и мы.

Пульсары были открыты случайно только потому, что радиотелескоп, построенный в Кембридже под руководством Э. Хьюиша, оказался в нужный момент направлен в нужный участок неба. Конечно, рано или поздно не этот, так другой пульсар все равно бы обнаружили. Однако кто знает, сколько месяцев или лет ушло бы на это! Итак, открытие Хьюиша в большой степени случайно, хотя, как потом оказалось, теоретически его можно было предсказать лет на двадцать раньше. Исследование же объекта СС 433 вовсе не дело случая. Маргон работал в рамках общей программы отождествления рентгеновских источников. В семидесятых годах американские спутники «УХУРУ» и САС-З и английский «Ариэль» завершили предварительные обзоры неба в рентгеновском диапазоне. Были открыты и нанесены на карты сотни источников. Для многих из них уже стали известны и оптические аналоги. Однако сопоставить оптические объемы с рентгеновскими удавалось далеко не всегда.

Что ожидал обнаружить Маргон? Он предполагал, что найдет затмения, которые говорили бы, что СС 433 — двойная система. Ожидал, что найдет, например, пульсации оптического излучения. Природа преподнесла сюрприз, и началось восхождение на первый виток спирали исследований. Впоследствии, когда спираль завершила этот виток, все то, что ожидали обнаружить у СС 433, было обнаружено — и

ния, и оптическая переменность. В этом смысле объект оправдал ожидания теоретиков. Но к тому времени все они так увлеклись поисками разгадки, обнаруженной летом 1978 года странности, что все прочие особенности оказались в тени.

Все более ранние отождествления рентгеновских источников с оптическими звездами (а Маргон сделал немало таких работ) сенсаций не вызвали. В основном наблюдения не противоречили главной идее: рентгеновские источники в нашей Галактике — это двойные звездные системы. В них одна звезда обычная, гигант или карлик, горячая или не очень. Вторая звезда интереснее — это нейтронная звезда или, возможно, "черная дыра". Нормальная звезда теряет часть своего вещества, а нейтронная звезда это вещество «заглатывает». В этом причина рентгеновского излучения и всех любопытных эффектов, которые в таких системах наблюдаются.

Но СС 433 такие предположения опроверг. Возникло противоречие.

ОТСТУПЛЕНИЕ ПЕРВОЕ: НАУЧНЫЕ ПРОТИВОРЕЧИЯ

Именно противоречия двигают науку вперед. Не потому, что существуют, а потому, что от них так или иначе удается избавиться. Разрешая противоречия, ученые действуют методом проб и ошибок. Известно немало способов объяснить смещение спектральных линий- все эти способы рассматриваются в той или иной последовательности и, естественно, отвергаются сразу или со временем. Естественно — потому что объяснений много, а истина одна.

Ученый, которому в голову пришла идея объяснения, не расстается с ней месяцами. И другой ученый, и третий, и четвертый. Часто идеи повторяют друг друга, но если посмотреть как бы «сверху» на картину работы над проблемой, окажется, что почти все мыслимые идеи были высказаны в то или иное

время. Но именно в то или иное. Вре^я-то идет. Метод проб и ошибок работает медленно.

Поэтому довольно часто (когда это удается организовать) устраиваются конференции. Дискутировать на страницах журналов — дело долгое. Состоялась конференция и по поводу тайны СС 433 в Мюнхене в декабре 1978 года.

Если прибегать к терминам науковедения, то конференция — это способ организации метода проб и ошибок. В инженерном деле есть метод активизации творческого процесса, называемый мозговым штурмом. Во время него высказываются разные идеи о решении выбранной проблемы. Научная конференция тоже хороша именно тем, что здесь не теряется время, свободно высказываются и сталкиваются мнения.

Но она страдает тем недостатком, что критика на ней поощряется. В спорах, говорят, рождается истина. В принципе верно, но верно чаще всего в тех случаях, когда приходится выбирать из двух решений и при этом ясно, что одно из решений и есть истина. А когда все в проблеме туманно, нужно туман сначала рассеять. Для этого необходимо иметь полную картину всех возможных в принципе объяснений. Всех и сразу. И не нужно критиковать — все новые идеи уязвимы, и потому верной может показаться та, которая меньше подверглась критике.

Так случилось и на конференции в Мюнхене. Меньше прочих критиковалась идея о том, что смещения спектральных линий могут вызываться сильным магнитным полем (эффект Зеемана) и что к реальным движениям в объекте наблюдаемая картина отношения не имеет. А то, что линии постоянно смещаются, может говорить о том, что магнитное поле переменно. Конечно, величина поля нужна фантастическая, хотя в обычных звездах нет полей, способных вызвать такие смещения. "К счастью, — писал американский астрофизик Дж. Катц, — мы так никогда и не

2 Эврика-86 1

опубликовали эти теории". Вот случай действия метода проб и ошибок, случай, когда спор привел к удалению от истины, ведь идея о сильных переменных магнитных полях отношения к реальности не имела. Противоречие осталось.

КОСМИЧЕСКИЙ ФОНТАН?

Метод проб и ошибок продолжал действовать. В 1979 году была предложена красивая идея. Она разрешала основное противоречие, но создавала новое, и более глубокое. Собственно, идея объясняла, как говорят философы, лишь видимость явления, а не его сущность. Она была названа кинематической именно потому, что рассказывала о том, к а к происходят движения в СС 433, но не почему они происходят.

Прямолинейное движение (например, расширение газа) было совмещено с вращением. Представьте себе некое компактное тело, вращающееся вокруг своей оси. И вообразите, что на его полюсах поставили по водомету вдоль оси с большой силой бьют в разные стороны две узкие струи. В данном случае речь идет о струях плазмы, а не воды, но принцип не меняется. Если вы смотрите на волчок со стороны одного из полюсов, то видите только одну из струй, направленную прямо на вас. По эффекту Доплера вы можете определить и скорость, с которой к вам приближаются частицы вещества в этой струе. Затем иная ситуация — вы смотрите на волчок сбоку, видите обе струи, но они движутся, как говорят астрономы, "в картинной плоскости", не удаляясь и не приближаясь к вам. Никакого смещения спектральных линий вы не отметите, скорость движения частиц в струе не определите.

Что ж, а теперь представьте промежуточную картину- вы видите волчок под некоторым углом к его оси вращения. Видны обе струи, в одной из них частицы приближаются к вам, в

гой — удаляются. Вот вам уже две системы линий, которые вы сможете наблюдать. Одни линии сильно смещены в красную сторону, а другие — в фиолетовую. Однако это ведь постоянные скорости, а вовсе не переменные!

Противоречие осталось? Нет. Нужно только представить, что струи бьют не точно по оси вращения, а под некоторым углом к ней. Тогда картина движения будет меняться и повторяться через каждый оборот волчка. Будет периодически меняться и измеряемая по доплеровским смещениям скорость движения частиц.

Именно такая модель и была предложена Б. Маргоном и Дж. Эйбеллом (США). Из таинственного космического тела под углом к его оси вращения бьют две струи плазмы, узкие, как луч лазера. Бьют с огромной скоростью — больше одной четверти скорости света!

Так удалось нарисовать картину видимого движения в СС 433. Впоследствии она, конечно, видоизменялась и уточнялась. Но возникло новое противоречие, еще более важное. Почему бьют струи? Почему они такие узкие? Уже первые оценки показали, что ежесекундно струи могут уносить из СС 433 энергию, равную миллиону светимости нашего Солнца! И самое странное — вещество в струях остается при этом холодным! Земная физика не знает пока способа такого аккумулирования огромной кинетической энергии в узких струях: здесь оказалась загадка не только для астрофизиков, но и для физиков.

Кроме линий излучения вещества в узких струях плазмы, в спектре СС 433 есть и обычные линии водорода, гелия и некоторых других элементов, расположенные там, где им и полагается быть. Эти несмещенные линии до поры до времени не привлекали внимания. Однако в наблюдательный сезон 1979 года астрофизики обнаружили, что и эти линии периодически сдвигаются, правда, незначительно. Был

тановлен и период- 13 дней. Два периода у одного волчка?

Парадокс такого рода, однако, известен астрофизикам, и объяснение дали сразу: большой период (164 дня) может быть связан с объектом, испускающим струи. А короткий период (13 дней) возникает из-за того, что сам объект обращается по орбите около какого-то второго тела. Попросту говоря, СС 433 — двойная система.

Это предположение устраняло сразу несколько противоречий. Стало возможным объяснить основное, как говорят астрофизики, непрерывное излучение, на фоне которого и видны смещенные линии: часть излучения исходит от обычной звезды, около которой вращается неизвестный объект, а другая часть — от газовых потоков, текущих от нормальной звезды к «ненормальной». Эта «ненормальная» звезда и есть тот таинственный волчок, источник двух удивительных струй.

ОТСТУПЛЕНИЕ ВТОРОЕ: МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Что за странные термины: нормальная звезда, ненормальная звезда… У звезд есть классы, типы светимостей, и, вероятцр, астрофизики в своих статьях не пользуются такими неопределенными терминами? Верно, не пользуются. Но… Каждый из исследователей придерживается своего взгляда на то, какие именно типы звезд образуют двойную систему СС 433. Истинное решение еще не найдено, происходит перебор вариантов методом проб и ошибок. Между тем существует современная модернизация этого метода — морфологический анализ, то есть систематический перебор всех мыслимых вариантов. Попробуем сейчас провести такой анализ для того, чтобы разобраться в системе СС 433.

Будем исходить из того, что это — двойная система. В том или ином сочетании в нее могут входить: а) нормальная звезда, б) белый карлик, в)

тронная звезда, г) "черная дыра". Объединим элементы по два. Вот какие получаются двойные системы; 1) нормальная звезда-1-нормальная

звезда;

2) нормальная звезда-+-белый карлик; 3) нормальная звезда-}-нейтронная

звезда; 4) нормальная звезда+"черная

ра";

5) белый карлик+белый карлик;

6) белый карлик-}-нейтронная звезда;

7) белый карлик+"черная дыра";

8) нейтронная звезда-) — нейтронная звезда;

9) нейтронная звезда-)-"черная дыра";

10) "черная дыра"-)-"черная дыра". Итак, десять типов двойных систем. Плюс четыре случая, когда второго компонента просто нет! Всего четырнадцать. Какие варианты уже рассмотрены учеными? Не будем перечислять авторов и гипотез, скажем только, что уже обсуждались системы под номерами 1,3,4,6, 10. В каждом из случаев рассматривались разные модификации моделей. Например, если изучалась система, состоящая из нормальной и нейтронной звезд (N 3), то ведь можно было брать нормальную звезду большой массы, а можно — немассивиую, чуть побольше Солнца. Вы можете сказать, что нельзя же просто так перебирать варианты, ведь гипотезы должны соответствовать наблюдениям! Но дело в том, что наблюдения пока довольно разноречивы и дают простор для гипотез. Всех фактов не объясняет ни одна из них, а если намеренно оставлять вне рассмотрения ту или иную наблюдаемую «мелочь», то любая из гипотез оказывается не хуже Других. Сейчас большинство теоретиков склоняется к мысли, что СС 433 — система из нормальной массивной звезды и ее нейтронной соседки. Но… это лишь достаточно аргументированное мнение, а не доказательство.

ЗАГАДКА ОСТАЕТСЯ

Может показаться странным, что, перебирая возможности и гипотезы, мы ни слова не сказали о самой странной особенности СС 433 — струях плазмы, движущихся со скоростью 80 тысяч километров в секунду. Верно. Дело в том, что ни одна из гипотез не объясняет происхождения струй. Каждая, конечно, что-нибудь говорит о них. Например, известный советский ученый доктор физико-математических наук И. Новиков и его коллеги считают, что струи выбрасываются в плоскости газового диска около нейтронной звезды. Их американские коллеги полагают, что струи выбрасываются перпендикулярно диску. Есть идеи и о том, что струи возникают в области магнитных полюсов нормальной звезды. Как говорится, возможны варианты. Но ведь научная гипотеза нужна, чтобы устранить противоречие. Оно же состоит в том, что струи уносят колоссальную кинетическую энергию, которой вроде бы неоткуда взяться. Если даже удается придумать источник энергии, то оказывается, что она заключена совсем в иной форме, не в кинетической, и не является энергией поступательного движения. Скажем, нормальная звезда в двойной системе очень быстро теряет свое вещество, и это вещество «течет» к нейтронной звезде, собираясь около нее в диск. Если вещества много, то и энергия его может быть очень велика.

Можно привести аналогию: газовый диск около нейтронной звезды — это бассейн. Через одну трубу (широкую) в него втекает плазма, через другую (узкую) вытекает. Источник втекающей в бассейн плазмы нормальная звезда. Он может быть весьма мощным, ведь массивная звезда способна терять очень много вещества. Вторая трубаэто сток плазмы из диска на поверхность нейтронной звезды. Эта труба не может быть очень широкой, потому что нейтронная звезда не способна «принять» сколь угодно много

ва. И тогда плазма начнет переливаться через край бассейна — иными словами, вытекать из диска в окружающий космос и уносить избыточную энергию. Но вот почему она должна при этом вытекать в виде двух узких струй? И еще: в диске плазма горячая, ее температура-миллионы градусов. В струях плазма холодная — 10–20 тысяч градусов. В диске энергия в основном тепловая, в струях — кинетическая. Вот и нужно придумать механизм эффективной переработки тепла в движение. Современная физика плазмы такого механизма не знает! А если бы знала, представилась бы прекрасная возможность создать очень эффективный ракетный двигатель.

ФОТОПОРТРЕТЫ СС 433

Оптическая звезда из каталога Стефенсона и Сандулека находится почти в центре радиотуманности. Астрофизикам эта туманность известна давно, у нее неправильная, вытянутая форма. Когда-то на этом месте была двойная система из двух нормальных звезд. Потом одна из них завершила свой жизненный путь и взорвалась, раскидав во все стороны оболочку. Та непрерывно расширяется, и через десяток тысячелетий после взрыва занимает большое пространство-несколько световых лет. В оболочке (ее называют остатком Сверхновой) множество быстрых электронов, летящих по всем направлениям. Кроме того, в туманности довольно сильное магнитное поле. Двигаясь в этом поле, частицы излучают свою энергию, причем именно в радиодиапазоне. И на небе появляется радиотуманность. В ней-то и находится СС 433. И вот на радиоизображениях этой туманности, сделанных на лучших современных радиотелескопах, можно увидеть две струи, вытекающие будто из одной точки, из той, где в оптические телескопы виден объект СС 433. Конечно, эти струи не могут быть очень узкими — простираясь на световые

ды, они расширяются. Более того, сама форма радиотуманности определяется именно струями-она вытянута в направлениях, куда те бьют. И тогда возникла у астрофизиков довольно крамольная идея: может, вся туманность возникла из-за струй? Может, взрыв звезды ни при чем? И действительно, довольно простой расчет показывает, что за десять тысяч лет струи вполне успели бы «накачать» в туманность нужное количество энергии. Вся она — это вещество, выброшенное из двойной системы. Вся огромная туманность — расплывшиеся в космосе струи…

Они видны и на рентгеновской фотографии, сделанной с помощью приборов американского спутника «Эйнштейн». Этот снимок похож на радиоизображение, Такая же вытянутая туманность и две струи, бьющие в противоположных направлениях. Будто в космосе фонтанирует скважина, создавая вокруг себя озеро плазмы…

АНАЛОГИИ

Противоречие не разрешено, и как это часто бывает, астрофизики ищут для СС 433 аналогии. Может быть, нечто подобное уже наблюдалось у других типов небесных тел? Может, стоит поискать решение "на стороне"? Для методологии решения научных задач этот метод характерен. Например, в книге Д. Пойа "Как решать задачу" на этот счет есть четкое указание: если задача не решается в «лоб», попробуйте взять более общую задачу, возможно, ее решить легче.

Что же астрофизики? Они ищут явления, подобные струям в СС 433, и находят их, например, в далеких радиогалактиках. Из ядер некоторых активных галактик и квазаров, оказывается, тоже вылетают с большими скоростями струи плазмы, и более того — эти струи тоже крутятся около некоторой оси. Явления несопоставимы по масштабам — СС 433 по сравнению с ква^ зарами подобен комару рядом с китом*

для примера только такой факт: период обращения струй в СС 433 равен ста щестидесяти четырем суткам, а в кваздрах — миллионам лет!

Есть аналогии и в нашей Галактике. Например, на радиокарте окрестностей знаменитого рентгеновского источника "Скорпион Х-1" ясно видна вытянутая в линию структура, в центре которой он и расположен. Как видно, СС 433 — не такая уж редкость в небесном паноптикуме. Просто удивительные свойства струй в данном случае предстали наиболее рельефно.

И у квазаров, и у галактических рентгеновских источников есть отдельные особенности, которые оказались собраны вместе лишь в СС 433. В этом смысле система уникальна. И значит, интерес к странному объекту еще долго не ослабнет. Пробуя и ошибаясь, предлагая десятки гипотез, из которых выживут лишь единицы, ученые разрешат противоречие и скажут наконец: все ясно в системе СС 433. А может, удивительная система в действительности еще удивительнее, чем мы сейчас думаем? Не окажется ли, что благодаря ей удастся открыть новый закон природы и лишь тогда объяснить тайну рождения струй?

Астрономия не впервые предлагает открытия, которые впоследствии повторяются физиками. Так было, например, с открытием гелия. Может быть, история повторяется?

ГАЛАКТИКИ С КОЛЬЦАМИ

Кольца Сатурна были открыты вскоре после изобретения телескопа. Найти кольца у Юпитера и Урана удалось

лишь недавно с помощью космических автоматических станций. Сейчас обнаружено, что и некоторые галактики окружены кольцами. В этом случае кольца состоят из звезд.

Первая такая галактика открыта в созвездии Кита. С тех пор, просматривая старые фотоснимки различных областей неба, астрономы нашли еще десятка два галактик, окруженных кольцами. Интересно, что во всех известных пока случаях ось вращения колец перпендикулярна к оси вращения основного тела галактики.

Полагают, что такое образование возникает иногда при близком прохождении двух звездных миров: одна из галактик захватывает звезды другой, и они располагаются в форме кольца. Встречи галактик, разумеется, происходят под самыми разными углами, и перпендикулярность осей, по-видимому, объясняется тем, что это самая устойчивая конфигурация. Остальные варианты расположения колец просто не сохраняются, чужие звезды из кольца сравнительно быстро (по астрономическим масштабам) переходят в основную массу.

В ГЛУБИНЫ ВСЕЛЕННОЙ

Изучение астрономических объектов по их радиоизлучению довольно долго не приносило существенных результатов, поскольку разрешающая способность даже крупных радиотелескопов очень невелика. Но два десятилетия назад в нашей стране родился метод сверхдальней радиоинтерферометрии, и возможности радиоастрономии, а значит, и всей астрономии в целом,

20

ко возросли. Стало возможным наблюдать объекты, которые раньше из-за своих размеров и удаленности были принципиально недоступны для изучения. Именно радиоастрономические наблюдения дали доказательства общих представлений об эволюции горячей Вселенной.

В чем же суть метода? В одновременном наблюдении одного объекта двумя или несколькими радиотелескопами, находящимися на сверхдальнем расстоянии друг от друга (скажем, один — в Европе, другой — в Америке). Тем самым они составляют единый инструмент радиоинтерферометр, разрешающая способность (угловое разрешение) которого значительно превосходит лучшие оптические телескопы. Благодаря этому радиоастрономия получила возможности изучать не только сами астрономические объекты, но и их движение. Много нового узнали ученые о квазарах и пульсарах, о нейтронных звездах и газопылевых комплексах, о строении галактик и многих других объектах Вселенной.

Но метод сверхдальней радиоинтерферометрии нашел применение не только в астрофизике. Благодаря ему возникли новые научные дисциплины, например, астронавигация, а геодезия и астрометрия получили возможность измерять земные расстояния с точностью до нескольких сантиметров. Этот же метод позволяет с высокой точностью контролировать полеты космических кораблей и межпланетных автоматических станций.

Сейчас все крупнейшие радиотелескопы мира объединены в единый глобальный радиоинтерферометр. А следующий шаг в развитии этого метода — вывод радиотелескопа на околоземную орбиту искусственного спутника Земли. Он образует единый инструмент с наземными телескопами, и это повысит угловое разрешение в десятки, сотни, тысячи раз. Появится возможность исследовать пространство около ближайших звезд в поисках планет, измерять

со сверхвысокой точностью координаты на поверхности Земли, определять дрейф континентов, наблюдать явления, предшествующие землетрясениям, и решать многие другие научные задачи.

САМАЯ ДАЛЕКАЯ

Наиболее удаленную звезду нашей Галактики открыли недавно астрономы, исследуя участок неба в созвездии Весов. Звезда — красный гигант 18-й звездной величины, ее удаление от Земли составляет около 400 тысяч световых лет. Это примерно в четыре раза больше диаметра нашей Галактики, так что новооткрытая звезда лежит в так называемом галактическом гало, в «пригородах» Галактики. Расстояние удалось оценить на основании того, что известна абсолютная яркость других звезд такого типа, и, зная, что расстояние ослабило ее до 18-й величины, можно приблизительно рассчитать удаленность светила. \

Интересно, что открытую сейчас зве- зду позже нашли и на снимках, сделанных 25 лет назад. Тогда никто не обратил внимания на слабое пятнышко на' фотопластинке.

В НАШЕЙ ГАЛАКТИКЕ ОБЛАЧНО

Астрономы обнаружили в нашей Галактике облака горячего ионизированного газа. Они состоят из своеобразных «прядей» длиною до 150 и шириною в несколько световых лет. По мнению ученых, эти облака удерживаются от рассасывания сильным магнитным полем, направленным перпендикулярно плоскости Галактики, происхождение которого пока не выяснено.

ЕСТЬ ЛИ У СОЛНЦА СПУТНИК?

Ответить на этот вопрос легче легкого: конечно, есть и не один, а девять — все планеты Солнечной системы — спутники нашего светила. Но, кажется, существует еще один, о котором астрономы только догадываются, а знают о нем лишь одно — это не планета, а гипотетическая звезда Немезида.

Догадку о ее существовании ученые высказали в связи с "кометными дождями", которыми сейчас объясняют периодическую массовую гибель на Земле некоторых видов животных. Предполагают, что Немезида, двигаясь по своей орбите, каждые 26 миллионов лет проходит близ одного из крупных кометных скоплений и провоцирует усиленную бомбардировку нашей

неты кометами. Словом, Немезида должна быть одной из ближайших к нам звезд — красных карликов — с самым большим параллаксом. Проще говоря, ее смещение на карте звездного неба за какой-то промежуток времени должно быть достаточно заметным.

Астрономы сфотографировали пять тысяч звезд и решили через несколько месяцев повторить «перепись» небожителей, чтобы потом сравнить результаты и выбрать наиболее подвижную звезду. Если обнаружить Немезиду на северной части неба не удастся, придется искать ее в Южном полушарии.

ПЫЛЕВОЕ КОЛЬЦО ВОКРУГ СОЛНЦА

Астрономы давно знают, что вокруг Солнца имеется скопление пылевых частиц — остатков вещества, из которого образовались планеты Солнечной системы. В южных широтах сразу после заката виден так называемый зодиакальный свет — отражение солнечного света от этих частиц. Но наблюдать впрямую это скопление до сих пор не удавалось: оно расположено слишком близко к Солнцу и теряется в его лучах.

Группа астрономов во время затмения Солнца смогла получить изображения околосолнечного пылевого кольца со стратостата, поднявшегося на высоту более 30 километров. В гондоле стратостата находились автоматические приборы — телескоп с телекамерой и инфракрасный телескоп. Наблюдения, сделанные за 3 минуты 50 секунд полного солнечного затмения на четырех видимых и четырех инфракрасных участках спектра, показали: на расстоянии примерно 3,8 солнечного радиуса

от нашего светила существует плоский диск состоящий в основном из частиц общей массой около миллиона тонн, разогретых примерно до 1300 градусов Цельсия.

КАК МЕНЯЮТСЯ РАЗМЕРЫ СОЛНЦА

Размеры солнечного шара непостоянны, считают ученые. Диаметр светила меняется регулярно в течение около ста лет примерно на 0,3 процента. Но даже эти малые изменения сказываются на климате Земли. При увеличении размеров Солнца наступало потепление, уменьшение диаметра вело к похолоданию на нашей планете. С увеличением диаметра активность нарастает. Сопоставляя закономерности длительных колебаний Солнце на протяжении нескольких прошлых веков, советский астроном В. Честяков пришел к выводу, что очередное понижение солнечной активности и уменьшение размеров светила следует ожидать в конце текущего столетия.

СВЕРХТОЧНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ АСТРОНОМОВ

С точностью до нескольких метров ^°"УТ определять теперь положение """W7 — соседей Земли по Солнечной системе-астрономы Пулковской обсерватории. Достичь высочайшего

уровня сверхдальних измерений планет, звезд, квазаров и галактик позволяет новый прибор — фотографический вертикальный круг, созданный советскими специалистами при участии коллег из Дрезденского технического университета.

ВЕНЕРА В АЛГОРИТМАХ И В ДЕЙСТВИТЕЛЬНОСТИ

Венеру долгое время считали очень похожей на Землю, ведь она почти таких же размеров, ее масса и плотность почти равны земным, она имеет мощную атмосферу… Теперь мы знаем, что венерианская поверхность представляет собой раскаленную безжизненную пустыню, а ее история это несбывшийся путь геологической истории Земли. Если бы земной углерод не был прочно связан в составе коры, то выделение в атмосферу углекислого газа — продукта вулканической деятельности — привело бы к необратимому разогреву поверхности, океаны испарились, а Земля превратилась бы в… Венеру.

Впрочем, такой нежелательный "сце, нарий" весьма серьезно рассматривается при обсуждении угрозы изменения климата из-за поступления в атмосферу промышленных отходов — углекислого и сернистого газов. Как раз эти газы и определяют метеорологию Венеры. Получается, что чем лучше мы будем знать своих соседей по Солнечной системе — Венеру, Марс, Меркурий, Луну, — тем глубже будет понимание истории и даже будущего Земли.

В марте 1982 года на поверхность Венеры совершили посадку спускаемые

аппараты «Венера-13» и «Венера-14». Принципиально новым шагом в исследовании планет стал анализ химического состава венерианского грунта. Попытки теоретически предсказать минералогию Венеры были сделаны за несколько лет до этого космического полета. Наступило время сопоставить прогноз и эксперимент.

ОРАНЖЕВОЕ НЕБО, ОРАНЖЕВЫЕ КАМНИ…

Каких только гипотез не выдвигали по поводу характера поверхности Венеры! Ведь планета постоянно окутана непроницаемой вуалью облаков, и вплоть до полета советской автоматической станции «Венера-4» сведения об условиях на ее поверхности были столь противоречивы, что допускали существование морей из нефти, из обычной воды, а во времена увлечения астроботаникой казалось, что планета — близнец Земли и вполне пригодна для развития пышной флоры и фауны.

В конце 1975 года состоялся первый телерепортаж с поверхности Венеры, когда были переданы панорамы мест посадки спускаемых аппаратов «Венера-9» и «Венера-10». Планета оказалась совершенно безжизненной под покровом непроницаемых облаков таится мир раскаленных до 450 градусов Цельсия каменистых пустынь. Через несколько лет исследований ученые с помощью радиолокатора на спутнике, выведенном на орбиту вокруг Венеры, сумели построить топографическую карту планеты. Выяснилось, что две трети поверхности — это всхолмленные равнины высотой до двух с половиной километров со множеством кратеров, а на оставшейся площади есть гористые плато, рассеченные глубокими каньонами, там прохладнее градусов на пятьдесят. В гористых областях обнаружены вулканы, один из которых выше Эвереста (высота его превышает 1 1 километров), но более чем вдвое уступает марсианскому Олимпу (27 километров).

Около 30 процентов площади планеты заняты плоскими низинами, напоминающими лунные «моря».

Ветры в венерианском пекле слабые,) не превышают одного метра в секунду, 1 но это не значит, что они незаметны. Советский астрофизик В. Мороз счита-) ет, что динамический напор ветра при^ венерианском атмосферном давлении (100 атмосфер) настолько велик, что земной наблюдатель должен чувствовать себя, как на оживленной улице, настолько шумно в венерианской пустыне.

Расчеты и специальные имитации показали, что для переноса одинаковых пылинок на Венере и Земле сила ветра i должна быть разной: на Венере достаточен ветер в десять раз слабее земного. Однако бури в плотной венерианской атмосфере напоминают взмучивание ила при посадке батискафа на морское дно. Именно так ведет себя пылевое облако, поднятое с поверхности Венеры после посадки спускаемого аппарата.

Голубого неба на Венере нет — высокая плотность атмосферы приводит к рассеиванию большей части фиолетовых, синих, голубых лучей. Поэтому не- бо Венеры оранжево-желтое, может быть, с зеленым оттенком. И венерианские скалы и камни выглядят оранжевожелтыми, именно так, как на панорамах «Венеры-13» и «Венеры-14» после синтезирования цветопередачи, j

Из чего же состоят оранжевые камни Венеры? Насколько они похожи на земные? На этот вопрос «фотопортрет», разумеется, не ответит.

Ориентировочные оценки пород на Венере были все-таки получены. В местах посадки автоматических станций «Венера-8» (1973 год), «Венера-9» и «Венера-10» (1975 год) с помощью спе- j циальных радиометров удалось изме-: рить содержание естественных радиоактивных элементов — калия, урана и Х тория. Радиометрия показала, что на Венере можно встретить породы, похожие по уровню радиоактивности как на

земные базальты, так и на граниты. Эти опыты еще раз подтвердили, что в твердых оболочках всех планет земной группы шли или продолжают идти активные геологические процессы — происходит дифференциация планетарного вещества по химическому составу.

Возвращение на Землю контейнеров с венерианским грунтом — задача в обозримом будущем невыполнимая, ведь воображаемой ракете с Венеры придется взлетать как бы со дна земного моря, поскольку давление горячего углекислого газа, из которого в основном состоит венерианский «воздух», в сто раз больше земного. Выполнить анализ грунта Венеры лет пятнадцать назад казалось почти такой же фантастикой, поэтому на повестку дня был поставлен теоретический прогноз.

СЛОВО БЕРЕТ ЭВМ

Лет тридцать назад потребовалось предсказать химический состав вещества, которое трудно или даже невозможно получить в лаборатории. Надо было точно знать, как будет меняться набор и количество химических соединений и реагирующей смеси газов при высоких температурах и давлениях.

В принципе такие задачи всегда входили в сферу интересов химической термодинамики — науки о температуре, теплоте и превращениях теплоты и работы друг в друга. Химические превращения подчиняются определенным законам термодинамики, а их конкретное выражение описано с помощью хорошо разработанного математического аппарата. Если же в химических процессах число участвующих веществ исчисляется десятками, то для выполнения математических выкладок не хватит человеческой жизни. Но, как известно, есть электронно-вычислительные машины.

Математическое моделирование позволяет выделить из всех возможных вариантов тот, который протекает с

наименьшей затратой химической энергии, а значит, и наиболее реальный в неживой и живой природе. При этом выясняется и самая выгодная (с точки зрения затрат энергии системы) форма нахождения химического элемента: войдет ли он в состав газа, кристаллического вещества или жидкости.

В последнее десятилетие специалисты в области наук о Земле обратили внимание на сходство своих задач и тех, которые с успехом решают инженерыхимики. Геологи тоже должны уметь предсказывать поведение химических элементов в магматических расплавах, в горячих рудоносных растворах тогда, когда природный объект недоступен. Ну а если объект находится на другой планете, то задача усложняется во много раз, поскольку условия, господствующие в иных мирах, не менее, а, пожалуй, куда более таинственны, чем в глубинах Земли.

Уже после посадки советской автоматической межпланетной станции «Венера-7» на поверхности Утренней звезды и комплекса радиоастрономических исследований с Земли, проведенных еще в середине шестидесятых годов в СССР и в США, оказалось, что Венера-удобная лаборатория для химиков и геологов. В самом деле, на планете и ночью и днем (продолжительность одних венерианских суток соответствует 243 земным) одинаково жарко, на полюсах холоднее лишь на несколько градусов, смены времен года тоже нет. Поэтому горные породы поверхности находятся как бы в гигантском термостате в течение многих миллионов лет.

Значит, теоретический прогноз состава неизвестных нам пород поверхности Венеры представляет собой вполне реальную задачу, если допустить существование химического равновесия минералов с горячими газами атмосферы.

В 1978–1979 годах под руководством члена-корреспондента АН СССР В. Барсукова в Институте геохимии и

аналитической химии имени В. И. Вернадского АН СССР проблема была поставлена и решена. Состав венерианской атмосферы, температура и давление на поверхности планеты и состав пород, аналогичный земному, считались заданными, А найти требовалось состав продуктов тех химических реакций, которые протекают между газами и минералами и перераспределяют «обязательные» химические элементы- кислород, водород, кремний, железо и так далее — в самые причудливые сочетания. На Земле такое перераспределение элементов рождает разнообразные коры выветривания, содержащие глины, бокситы, соли, гипсы… А что на Венере?

В качестве исходных данных в ЭВМ были введены результаты определения состава венерианской атмосферы, полученные космическими средствами, и модели состава земных горных пород. Введенные туда же'законы химического взаимодействия минералов поверхности планеты с горячими газами атмосферы должны были- помочь получить прогноз породного состава. Итак, модель поведения химических элементов на поверхности планеты Венера выбрана, исходные данные введены. Теперь — за дело!

Машина успешно справляется с заданием, и мы получаем портрет венерианской коры выветривания. Нет, сенсации не будет. В венерианских условиях благополучно существуют в основном те же минералы, что и в земных гранитах и базальтах, — кварц, полевые шпаты, пироксены. Тем не менее ответ машины достаточно интригующий. Оказалось, что венерианские породы обнаруживают "особые приметы"; есть минералы, содержащие серу. Может быть, именно круговорот серы определяет метеоусловия на Венере без зимы и "ета, без дождя и снега?

Облачный покров Венеры толщиной ^ 25 километров почти наверняка состоит из капель серной кислоты. Газы, содержащие серу, — важная примесь в

углекислой атмосфере планеты, сера в существенных количествах содержится в поверхностных породах… Что это — звенья единого цикла круговорота веществ или случайность? Пока на этот вопрос нет однозначного ответа.

Здесь можно провести аналогию с проблемой возникновения аэрозолей серной кислоты в земной стратосфере (следствие загрязнения отходами химической промышленности), вспомнить сернокислотные дожди в Северной Америке и Европе и убедиться лишний раз в необходимости космических исследований для познания Земли.

Сухость венерианской атмосферы вызывает много дискуссий, многочисленные результаты анализов состава венерианского «воздуха» разноречивы, однако полеты автоматических станций «Венера-13» и «Венера-14» поставили точку: вблизи поверхности атмосфера содержит не более 0,002 процента водяного пара. Итак, отнята последняя возможность обнаружить венерианский «океан» — вода изгнана даже из кристаллических структур минералов. На поверхности Венеры не сохраняется не только капля, но и молекула воды в таком, казалось бы, надежном скафандре, как кристаллическая решетка.

Горячая атмосфера Венеры, вступая в контакт с породами поверхности, может приводить к изменению их химического состава; по сути дела, там происходит химическое выветривание. Главный недостаток теоретической модели — нельзя учесть время и полноту протекания химического процесса. А это означает, что мощность "коры выветривания" мы оценить не можем: будет ли это миллиметровая корочка или многокилометровая толща измененных пород — неизвестно.

Март 1982 года открыл новую страницу в изучении планеты: впервые удалось определить химический состав венерианских пород в местах посадки спускаемых аппаратов «Венера-13» и «Венера-14».

28

БУРЕНИЕ В РАСКАЛЕННОЙ ПУСТЫНЕ

Эксперимент по отбору и анализу венерианского грунта просто фантастичен. Инженеры, создававшие грунтозаборное устройство, шутили: задача сформулирована, как в сказке, — пойди туда, не знаю куда, принеси то, не знаю что! Увы, горькая доля истины в этой шутке была она связана с относительной «слепотой» посадки на планету. Надо было сконструировать такой бурильный агрегат, который мог бы работать как на скальном, так и на рыхлом грунте, в любом положении (аппарат может сесть с большим креном), при температуре "вишневого каления" обычной стали. Да к тому же бурение надо вести без смазки и без охлаждения!

И вот задача блестяще решена, причем стоатмосферное давление на поверхности Венеры превратили в союзника: проба грунта засасывалась внутрь приемной камеры по принципу пылесоса, затем от высокого давления избавлялись с помощью оригинальной системы шлюзов, в результате укрощенный грунт приходил к конечному пункту «конвейера» почти вакуумированным,

Анализ грунта проводило сложнейшее устройство, разработанное в Институте геохимии и аналитической химии имени В. И. Вернадского АН СССР под руководством профессора Ю. Суркова, имевшее на вооружении источники радиоизотопов (железо-55 и плутоний-238). Поток альфа-частиц и жесткого рентгеновского излучения возбуждает в атомах облучаемой пробы флюоресцентное рентгеновское излучение, относительная интенсивность которого позволяет судить о концентрации того или иного химического элемента. Прибор принимал команды с бортового программно-временного устройства, а накопленная информация периодически отправлялась по телеметрической системе на Землю. Спускаемый аппарат «Венера-13»

жил и работал два часа и семь минут, а «Венера-14» — без семи минут час. Из этого времени четыре минуты ушло на бурение и шлюзование пробы грунта, а все остальное время на Землю переда* вались данные о химическом составе венерианских пород: 38 спектров — с «Венеры-13» и 20 спектров — с "Венеры-1 4". Рентгенорадиометрический анализ дал уникальные цифры содержания девяти главных породообразующих элементов.

ПОРОДЫ ВЕНЕРЫ БЕЗ ВУАЛИ?;

Попробуем разобраться, какие проблемы минералогии и петрологии Венеры удалось решить после космического рейса «Венеры-13» и «Венеры-14», а какие остались нерешенными или даже возникли вновь.

Во-первых, теперь мы знаем, что наиболее распространенный тип венерианских пород — это базальты. Находки «подозревавшихся» гранитов следует отложить до тех времен, когда мы, может быть, узнаем, из какого материала построены высокогорные континенты на Венере.

Во-вторых, базальты Венеры имеют разный состав в разных геологических провинциях. Низменности (более молодые породы?) заполнены продуктами вулканических излияний практически того же состава, что рождает океаническая кора Земли. Более возвышенные регионы, названные холмистыми равнинами, представляют собой, вероятно, наиболее древние геологические области, если судить по интенсивным следам метеоритных бомбардировок. Там тоже базальты, но сильно обогащенные калием и магнием. На Земле породы такого типа появились довольно поздно — не ранее 2,6 миллиарда лет назад, и носят несомненные признаки глубинного происхождения.

В-третьих, базальты Венеры содержат в несколько раз больше серы по сравнению со своими земными аналогами.

Определение химического состава венерианских пород подтвердило теоретический прогноз о концентрации серы, а вот вопрос о том, есть ли на Венере связанная вода, остался нерешенным из-за ограниченных возможностей самой методики. Неизвестны и формы нахождения серы в минералах. Но здесь необходимо особое отступление.

Дело в том, что различия температуры и атмосферного давления на низменностях и в высокогорных областях Венеры достаточно велики, а это значит, что и минеральная пыль в горах и на равнинах — разная. Поэтому теоретически в высокогорье должны существовать более устойчивые сульфиды (пирит), а на высоте до двух километровсульфаты (ангидрит). Если это так, то на Венере действует оригинальный циклический механизм химического выветривания, немыслимый на других планетах.

Уже после полета «Венеры-13» и «Венеры-14» американские ученые сообщили: по радиофизическим измерениям электропроводности грунта Венеры со спутника "Пионер — Венера" получается, что высокогорные венерианские «материки» покрыты чехлом отложений с аномально высокой электропроводностью. Похоже, что такими свойствами обладает только сульфид железа — пирит. Такая неожиданная поддержка нашей гипотезы заставляет с еще большим вниманием относиться к проблеме химического и минерального состава пород Венеры.

Что же теперь сказать о нашем прогнозе состава пород Венеры, сделанном пять лет назад с помощью ЭВМ? Оправдался ли он? По-видимому, основную свою роль он сыграл: было правильно показано возможное направление изменений, которые претерпевают пороДЬ1, в особенности образование минералов, содержащих серу.

Мы здесь коснулись лишь итогов эксперимента по определению химического состава пород Венеры. Даже один этот пример показывает плодотворность использования

ского моделирования и прямого эксперимента в такой своеобразной науке, как сравнительная планетология.

Уникальные анализы венерианского грунта в местах посадки космических аппаратов подтверждают одну из общих закономерностей геологической истории планет земной группы. Базальтовый вулканизм — непременное звено длительного процесса формирования коры планет. Сходство состава земных и венерианских базальтов (кремний, алюминий, железо и т. п.) указывает на общие черты развития всех планетных тел Солнечной системы. Различия в начальных условиях рождения планет запечатлены скорее всего в судьбе водяного пара и таких летучих элементов, как углерод и сера. Эти разные судьбы предопределили разные лики детей Солнца-планет земной группы.

КАРТА ВЕНЕРЫ

Поверхность нашей небесной соседки скрыта от глаз наблюдателей многокилометровой толщей облаков. Но тем не менее ученые надеются в скором времени составить подробную карту загадочной планеты. Для этого они предлагают вывести на орбиту вокруг Венеры серию космических аппаратов, которые виток за витком будут поочередно зондировать ее поверхность с помощью радиолокаторов, а затем передавать на Землю последовательные изображения. Спутники, расположенные в непосредственной близости от планеты, помогут раскрыть многие ее тайны, так как появится возможность различить детали рельефа с точностью до полукилометра.

30

НАД ОБЛАКАМИ ВЕНЕРЫ

В октябре 1983 года Венера обзавелась новыми искусственными спутниками. Советские автоматические станции «Венера-15» и «Венера-16» ведут радиолокационную съемку сквозь сплошной облачный слой, передавая на экраны Центра дальней космической связи интереснейшие виды ландшафта Утренней звезды.

Наряду с этими съемками искусственные спутники Венеры проводят и другие интересные эксперименты. Среди них, например, программа измерений надоблачной атмосферы Венеры, подготовленная совместно учеными СССР и ГДР. В этом эксперименте прибор регистрирует спектр теплового (инфракрасного) излучения атмосферы и облаков, а по спектру определяются их температура, строение и химический состав. Уже через несколько дней после выхода на орбиты межпланетные станции передали на Землю более 70 инфракрасных спектров. Немало измерений было сделано и в последующие месяцы. Сейчас полученные данные анализируются и подводятся первые, пока еще предварительные итоги.

Что же выяснилось? Удалось уточнить состав верхней части облачного слоя и характер изменения температуры над ним, впервые определить содержание водяного пара на высотах, которые прежде оставались вне наблюдений. Измерения количества водяного пара в атмосфере Венеры особенно важны. Дело в том, что при большом сходстве этой планеты с Землей наша небесная соседка почти полностью лишена воды. Обнаружились и некоторые

данности. Например, оказалось, что у полюса верхняя граница облачного слоя располагается ниже, чем в средних широтах. По-видимому, это обусловлено мощным глобальным циклоном, связанным с необычно быстрым вращением атмосферы планеты. Этот результат привлек пристальное внимание исследователей, поскольку помогает лучше понять движение атмосфер на других планетах, в том числе и циркуляцию земной атмосферы, а значит, и закономерности развития климатических условий на нашей планете.

ТАЙНА МАРСИАНСКИХ РЕК

Ландшафт вроде бы самый обычный — изрезанные шрамами оврагов поля, сфотографированные с высоты птичьего полета. Однако ученых он поставил в тупик — дело в том, что это вовсе не земная поверхность, а марсианская. И скромные на вид овраги в действительности — высохшие русла гигантских рек, а фотографировала их автоматическая межпланетная станция.

Прошло не так уж много времени с тех пор, как космические зонды развеяли иллюзии насчет марсианских «каналов». И вот очередная загадка — сухие русла с островами, наносами. Все говорит о том, что когда-то по Красной планете неслись бурные потоки. Но откуда они взялись, если вода в жидком виде на поверхности Марса существовать не может слишком разрежена его атмосфера, слишком низки температуры.

На некоторых островах заметны метеоритные кратеры, значит, вода текла здесь несколько миллионов лет назад.

32

Проще всего предположить, что тогда у планеты была плотная атмосфера, а климат не столь беспощаден. Но куда же она девалась сейчас? И почему так резко изменился климат? Ведь расчеты показывают; чтобы на Марсе текли реки его атмосфера должна быть в три раза плотнее земной. Словом, вопросов возникало больше, чем было приемлемых ответов.

Появление высохших русел, изрезанных долин и других загадочных структур требовало объяснения. И астрогеологи предложили неожиданную гипотезу. По их мнению, реки на Марсе не только были, но могут течь… даже сейчас, правда, подо льдом.

Известно, что лед может испаряться, минуя жидкую фазу, сублимироваться. Это явление довольно широко используется. Именно так, испаряя влагу, готовят сублимированные продукты. Их достаточно опустить в воду, чтобы они приобрели первозданный вид. Но если на Земле условия для сублимации — разрежение и низкую температуру — надо создавать специально, то на Марсе они есть и так. Поэтому часть льда из полярных «шапок» испаряется. Конденсируясь, водяные пары оседают уже в виде снега и льда в более низких широтах. Специалисты подсчитали, что каждое марсианское лето в «теплых» районах прибавляется по нескольку десятков сантиметров снегового покрова. Здесь почва оказывается как бы в парнике. Укрытая толстым «одеялом», она прогревается солнечными лучами настолько, что нижняя кромка льда… подтаивает. Талая вода собирается в ручьи и реки. За тысячелетия они, видимо, и «проели» бесчисленные русла и овраги.

Но если причудливый рельеф родился под снежно-ледовым одеялом, то как же он оказался на поверхности? Дело в том, что снеговые шапки «путешествуют» по Марсу, открывая районы, прежде недоступные взору. Ученые объясняют это изменением наклона оси вращения планеты к плоскости ее

ЗЭвоика-86

биты. Миллион лет назад он был наибольшим — 46 градусов, а к нашему времени постепенно уменьшился примерно до 35 градусов.

Однако даже такими колебаниями оси невозможно объяснить образование огромных глубоких русел шириной до двухсот, а длиной до трех тысяч километров. На такое расстояние снежные «шапки» сползти не могли. Вероятно, гигантские каньоны были образованы подпочвенными водами. Сдавленные мощным слоем вечной мерзлоты, они как бы «взрывали» окружающие породы. И тогда по марсианской поверхности неслись колоссальные потоки, возможно, в тысячи раз мощнее Амазонки. Но и они в конце концов испарялись в холодном и разреженном воздухе. Скорее всего это был лишь краткий мир в истории планеты.

ПРИШЕЛЬЦЫ С МАРСА?

До недавнего времени упавшие на Землю метеориты не имели "обратного адреса" — ученые не могли дать ответ, откуда к нам прибыли небесные гости. Тем неожиданнее оказались результаты исследования метеорита, найденного в Антарктиде: они показали, что его состав практически повторяет состав образцов лунных пород. Возник вопрос: каким образом этот "лунный камень" покинул поверхность нашего природного спутника? Ученые считают, что его мог выбить и отбросить в пространство крупный метеорит, упавший на Луну. В пользу этой гипотезы говорит и другая находка в Антарктиде. Исследователям удалось обнаружить здесь еще два метеорита лунного

исхождения, упавших на расстоянии 70 километров друг от друга. Вполне возможно, что Луну они покинули вместе. Результаты изучения других метеоритов с большой вероятностью говорят об их «родстве» с Марсом. Правда, пока доказать эту связь трудно: нет образцов марсианского грунта. Тем не менее изучение одного из небесных «пришельцев» показало, что его углеродный состав сравним с результатами измерений содержания углекислоты в атмосфере Марса.

МАРСИАНСКИЕ КРАТЕРЫ

Известно, что на Марсе существуют кольцеобразные структуры, которые принято называть кратерами: всего таких кратеров там насчитывается около 13 тысяч. По возрасту, по степени разрушенности их структур кратеры принято делить на 4 вида. Древнейшие кратеры (их еще называют ньютоновскими) и древние (кепплеровские) имеют довольно ровное дно, а от вала, окружающего кратер, часто сохраняются лишь остатки. Новые (ломоносовские) и новейшие (королевские) кратеры относят к океанской эре Марса, у них хорошо выражены кольцевые структуры вала и склоны, резко опускающиеся на дно.

Среди марсианских кратеров встречаются гиганты размером более 100 километров в поперечнике (обычно это древнейшие кратеры) и «малютки», у которых поперечник меньше 20 километров. Кратеры древнейшей формации составляют всего 7 процентов от общего числа, а самые молодые новейшие — 60 процентов.

Если проводить статистику отдельно по темным и светлым участкам марсианской поверхности, то видно, что на темных участках кратеров больше. Исключение составляет Ацидалийская равнина, где кратеры вообще попадаются редко.

Исследователи считают, что плотность распределения марсианских кратеров зависит от высоты местности. Напомним, что марсианские низины называют «морями» и «океанами», а возвышенные участки — «материками». Именно на материках наблюдают наибольшую плотность кратеров всех возрастов: здесь на каждый миллион квадратных километров их в среднем приходится 130, тогда как на океанических равнинах только 40.

Сложилось впечатление, что темп старения кратеров Марса зависит от их размеров и высоты, на которой они расположены. Маленькие кратеры стареют медленно. Интересно, что кратеров-гигантов очень мало высоко в горах (выше 10 километров) и мало их сохранилось на равнинах. Больше всего гигантов на высотах от 2 до 5 километров.

ПЛАНЕТЫ-ЛАЗЕРЫ

Вскоре после изобретения оптических квантовых генераторов (лазеров) в дальнем космосе были обнаружены природные объекты, «работающие» на том же принципе. Ими оказались межзвездные облака, состоящие из молекул гидроксила и воды. Они заметно усиливают проходящую через них космическую радиацию, переизлучая энергию в виде радиоволн.

С того времени лазерная техника ушла далеко вперед. Оптический

Додый генератор стал одним из самых необходимых приборов в научных лабораториях, на заводах успешно внедряется лазерная технология, в операционных лазерный луч конкурирует с хирургическим скальпелем. Разнообразие практических задач обусловило и создание широкого спектра приборов. Существуют лазеры на твердых кристаллах и стеклах, жидкостях, газах, полупроводниковых материалах.

В газовых лазерах чаще других используют углекислый газ. Может быть, именно это заставило исследователей из Физического института АН СССР обратить внимание на Венеру и Марс. Ведь хорошо известно, что газовые оболочки этих планет состоят в основном из углекислого газа. Правда, на Венере атмосфера густая и горячая, а на Марсе разреженная и холодная. Но в принципе это дела не меняет, так как на разных высотах температура и давление в атмосферах обеих планет вполне соизмеримы.

Необходимым условием работы лазера является «накачка» активной среды прибора (в нашем случае — газа) светом или каким-то другим видом электромагнитного излучения. Мощный источник такой энергии около Венеры и Марса имеется. Это Солнце. Расчеты показали, что солнечная радиация в атмосферах этих планет действительно преобразуется в их собственное тепловое излучение. Причем процесс этот идет со значительным усилением — примерно таким, как и в лазерах.

Результаты расчетов хорошо совпали с данными наблюдений, которые проводились с Земли с помощью инфракрасного телескопа-спектрометра. Таким образом, предположение о том, что Венера и Марс — природные инфракрасные лазеры, подтвердилось.

УРАГАН ДЛИТСЯ СТОЛЕТИЯ

У планеты-гиганта Юпитера немало загадок, и самая давняя из них Большое красное пятно. Наблюдателям с Земли оно кажется темным овалом на фоне юпитерианского диска в Южной тропической зоне. Временами Пятно меняет свой цвет от^темно-красного до желтоватого, колеблется в размерах, но никогда не пропадает.

Не раз ученые пытались объяснить это удивительное явление. Одни считали Пятно облаком раскаленных газов, вырывающихся из жерла гигантского вулкана, другие-продуктом химической реакции. А некоторые даже сочли его сигналом разумных существ.

Но вот автоматические межпланетные станции, пролетая мимо Юпитера, сфотографировали его с близкого расстояния. Была получена и подробная фотография Пятна. Она доказала правоту тех ученых, которые считали его атмосферным образованием. Оно оказалось… ураганом, невероятным по размерам газовым вихрем. Во вращающейся воронке этого «мальстрима» запросто утонуло бы несколько таких планет, как наша Земля.

Но земные циклоны живут не так уж долго — почему же этот ураган не прекращается? Каким образом в бурной атмосфере планеты вот уже более 300 лет может существовать столь крупное и, казалось бы, непрочное образование?

Астрономы проанализировали все снимки Юпитера — от ранних до самых последних. А затем выполнили расчеты, в которых учли вращение планеты, плотность и состав ее атмосферы,

34

35

рость движения. И пришли к выводу, что гораздо удивительнее было бы… отсутствие Пятна.

Действительно, если присмотреться к снимкам, атмосфера Юпитера покажется не такой уж хаотичной. На его диске четко видны чередующиеся темные и светлые параллельные полосы — это широчайшие кольцевые атмосферные потоки. У экватора в районе Большого красного пятна их два. Направлены они в разные стороны и расположены очень близко друг от друга.

Энергия встречных течений — одна из причин возникновения вихря. Другая — так называемая инерционная сила Кориолиса, действующая на каждое вращающееся тело. На Юпитере, который вращается очень быстро, делая один оборот примерно за десять земных часов, сила Кориолиса огромна. Она сталкивает зоны ветров, заставляя их взаимодействовать. Логично было бы предположить, что течения должны перемещаться. Но вместо этого инерция закручивает газ в гигантский вихрь.

Расчеты показали: именно этот вихрь, как ни странно, вносит стабильность в атмосферные течения. Иными словами, Большое красное пятно существует благодаря зонам ветров, а зоны ветров — благодаря Большому красному пятну.

Ученые пробовали менять начальные условия задачи, смотрели, как поведут себя несколько более мелких вихрей в атмосфере. Но итог был тот же: все они сходились в один большой вихрь у экватора, где сила Кориолиса максимальна. Система приходила в равновесие…

Ученые считают, что подобные "вечные циклоны" должны будоражить многие планеты, в том числе и Землю. Но, на наше счастье, образоваться такому неутомимому урагану мешает сложный рельеф земной поверхности.

ЕСТЬ ЛИ ЖИЗНЬ НА ЕВРОПЕ?

Предлог «на» в заголовке этой заметки не ошибка, ведь речь идет не о части света, а об одноименном спутнике Юпитера. На вопрос, поставленный в заголовке, известный писатель-фантаст Артур Кларк ответил положительно в своей недавней книге, населив эту луну некими чудовищами. Но то фантаст, а как обстоит дело в реальности?

Ученые доказывают, что даже на озерах в Антарктиде, под слоем никогда не тающего льда, и то встречаются крошечные бактерии и одноклеточные растения, сумевшие приспособиться к таким невероятным условиям. Что же тогда может «запретить» подобным организмам развиваться на Европе?

Этот спутник Юпитера, правда, находится в восьмистах миллионах километров от Солнца. Размером он чуть меньше нашей Луны и, само собой, атмо^ сферу при себе удержать не в силах. На поверхности Европы царит мороз всего 100 градусов Кельвина. Спутник покрыт слоем льда, по последним сведениям, толщиной около пяти километров.

Кажется, все сошлось, чтобы препятствовать любым формам жизни. Однако недавно было установлено, что Европа-отнюдь не гладкий ледяной "бильярдный шар". Вся ее поверхность изборождена трещинами, причем иные из них тянутся по полторы тысячи километров, а шириной местами достигают семидесяти километров. Ученые полагают, что внутренние области Европы представляют собой океан. Тогда притяжение Юпитера и соседних спутников — Ио и — Ганимеда — должно «раскачивать» этот «подпольный»

ан и поверхностный лед, не выдержав волнения, трескаться.

Так вот, в подобных трещинах и может гнездиться жизнь! Снимки, сделанные с борта космического аппарата, показали, что «полыньи» Европы могут достигать 25–50 квадратных километров. И несмотря на отдаленность Солнца, такие свободные от льда участки получают от светила не менее тридцати миллионов ватт энергии в год. Этого должно хватить на интенсивный фотосинтез в пределах подледного океана Европы.

ОКЕАН ИЗ МЕТАНА? НЕТ

Поверхность Титана, гигантского спутника, вращающегося вокруг Сатурна, — отнюдь не океан из метана, как предполагали до сих пор. Опубликованный недавно анализ данных, собранных во время полета космического корабля вокруг Сатурна, свидетельствует о том, что в атмосфере этой «луны» не более одного процента метана. Температура на поверхности Титана-минус 179 градусов Цельсия, и вопреки этому от нее поднимаются волны газа. Атмосфера сильно затуманена, что мешает визуальным наблюдениям спутников.,

КТО ты,

ПРИШЕЛЕЦ?

Тунгусская катастрофа вот уже три четверти века остается предметом нескончаемых споров. Гипотезы о том, что в районе реки Подкаменная Тунгуска упал гигантский метеорит- пришелец из глубин Вселенной, вызывают немало возражений. Осколков этого болида до сих пор найти не удалось. Да и как могли астрономы не заметить его приближения?

Некоторые ученые все больше склоняются к мысли, что космический гость представлял собой сгусток из пыли и льда диаметром примерно 300 метров, плотность которого была лишь в десять раз больше, чем у воздуха. В пользу этого предположения говорит не только мощный пылевой след, который оставался на пути движения болида в течение нескольких часов. И даже не удивительное по красоте свечение воздуха, наблюдавшееся в сумерках над территорией Восточной Сибири. Гипотеза о снежно-пылевом составе позволяет объяснить, откуда взялся этот болид.

В небесной механике есть задача о движении трех тел под действием сил взаимного притяжения. Еще в 1772 году известный французский математик и механик Лагранж нашел решение для ее частного случая — для двух тел. Он показал, что между этими телами могут быть пять точек равновесия, где силы притяжения к каждому из них равны между собой. По имени ученого их стали называть точками Лагранжа.

Точки Лагранжа есть и в системе Земля — Луна. Среди них наибольший интерес представляют точки

36

37

го равновесия, где меньше всего сказывается влияние Солнца, планет и других небесных тел. По логике вещей, зоны вокруг таких точек играют роль своего рода гравитационных ловушек: попавшие сюда частицы вещества, «раздираемые» равным притяжением к Земле и Луне, должны навсегда застревать в них. Это подтвердил польский астроном К. Кордылевский. В 1961 году в окрестностях точек Лагранжа он обнаружил скопления из частиц пыли и льда, получившие название облаков Кордылевского.

Уже тогда было высказано предположение, что эти облака могут постепенно сгущаться, превращаясь в космические тела с растущей массой. А каждое такое тело должно приводить к возникновению систем "Земля — сгусток" и "Луна — сгусток" со своими точками Лагранжа. И… новыми скоплениями вещества в них. В результате за миллионы лет Земля и Луна должны были обзавестись множеством соседей — разнокалиберными новыми космическими телами. Но этого не произошло. Почему? Какие силы взяли на себя роль санитаров, очищающих пространство от возникающих сгустков?

С этой обязанностью вполне могли справиться кометы: практически ведь только они, периодически врываясь в Солнечную систему, нарушают ее извечный баланс сил. Правда, у большинства комет масса невелика. Поэтому и возмущения от них ничтожны. Иное дело — комета Галлея, которая каждые 76 лет возвращается к Солнцу. Она не только одна из самых больших, но и единственная в своем роде-двигается в направлении, обратном вращению Земли вокруг Солнца. К тому же плоскость орбиты кометы Галлея почти под прямым углом пересекает плоскость системы Земля — Луна. Поэтому образующиеся здесь сгустки вещества никак не защищены от ее воздействия. Задолго до того, как комета Галлея

войдет в Солнечную систему, силы ее притяжения могут нарушить равновесие, в котором пребывают сгустки из пыли и льда. И они покинут точки Лагранжа, после чего их судьба предрешена: набирая скорость, они устремятся либо к Земле, либо к Луне. Не такой ли сгусток, «выбравший» Землю, и стал причиной тунгусской катастрофы?

Если это так, то становится понятным, почему астрономы не заметили приближения болида — его полет был слишком скоротечным. Получает объяснение и тот настоящий метеорный дождь, который сопровождал события на Подкаменной Тунгуске: комета могла «выбить» мелкие тела, успевшие образоваться в точках Лагранжа новых систем «Земля-сгусток» и «сгусток-Луна».

Может возникнуть вопрос: почему события, подобные тунгусской катастрофе, не наблюдались во время прежних вторжений кометы Галлея в Солнечную систему? Видимо, картина ее воздействий такова, что сгустки вещества, выбитые из точек Лагранжа, обычно устремляются к Луне. А падение болида на Землю стало лишь редким исключением из этого правила.

26 февраля 1984 года в 20 часов 40 минут в Томском аэропорту, в райцентре Первомайском, в городе Асино и поселке Минаевка фотореле, включающие уличное освещение, неожиданно прервали подачу энергии. Во многих квартирах перегорели электрические лампочки. Но темно от этого ни на улице, ни в

38

домах не стало. Наоборот, как свидетельствуют сообщения, пришедшие в Сибирское отделение Академии наук СССР более чем из 70 населенных пунктов Томской и Новосибирской областей, "стало светло как днем". Многие даже говорят и пишут о том, что свет был прямо-таки слепящим, как при электросварке. В Каракозове — одном из сел Томской области наблюдали и вовсе удивительное явление: яркую радугу! Дуга ее была обычной величины, опиралась полукругом на горизонт, но, как отмечают очевидцы, "удалялась и сокращалась". В это же время «захандрили» телевизоры.

Что же произошло в Томске? Его жители наблюдали редкое атмосферное явление — яркий болид. Он влетел в атмосферу на территории Красноярского края, в бассейне реки Кемчуг, и засветился на высоте 100–129 километров. В этот момент он выглядел как большая осветительная ракета бело-голубого цвета. За несколько секунд полета она превратилась в шар с огненным, сходящим на нет хвостом. В пути от него отлетали "куски огня", искры. Наконец шар ярко вспыхнул и рассыпался множеством искр неподалеку от поселка Батурине,

Расчетная площадь, над которой рассыпались осколки космического тела, расположена в Асиновском районе. За считанные секунды болид пересек почти всю Томскую область с востока на запад. Он ярко освещал пространство на 300 километров вокруг себя. Одновременно с наблюдением полета болида томичи слышали гудение, мелодичный свист, шум, похожий на хлопанье крыльев большой птицы, звук, как при размахивании кнутом, шипение, как от сварочных аппаратов или при замыкании в электросети. Кроме того, слышались и обычные — механические — звуки: гул, как от двигателя вертолета *^и работающего трактора, выстрелы с Раскатами, хлопки. В поселке Кайлушка через несколько

39

секунд после финальной вспышки болида отмечены колебания почвы.

— И то, что люди, наблюдавшие полет болида, видели и «слышали» его, одна из самых больших загадок, которую надо еще разгадать, — говорит член-корреспондент Академии наук СССР Н. Желтухин. — Ведь обычно мы сначала видим, например, реактивный самолет или молнию, а потом уже слышим звук мотора, раскаты грома. Почему же в данном случае звук «догнал» свет? Очевидно, происходили какие-то электромагнитные колебания. Такие, так называемые электрофонные, болиды — с ярко выраженными электрическими явлениями — науке уже известны, и изучение их представляет большой интерес.

Столь мощное и многокрасочное атмосферное явление — большая редкость. В 400-летней истории Западной Сибири подобное описано только один раз — когда между Барнаулом и Би иском упал такой же метеорит. Это было 22 мая 1904 года.

Весь комплекс наблюдавшихся в Томской области атмосферных аномалий характерен для подобных болидов. Скорее всего болид не успел полностью «сгореть» в атмосфере, а разрушился на мелькие части. Найти и собрать их — самая ближайшая задача. Этим занимается Томское отделение Всесоюзного астрономо-геодезического общества — ВАГО.

ПЫЛЕВЫЕ ПОЯСА ВОКРУГ ЗЕМЛИ

В последнее время среди ученых обсуждается гипотеза о существовании у Земли пылевого облака: некоторые считают, что сгущения пыли — это случайные, временные события; однако все больше сторонников приобретает мысль о том, что пылевая оболочка Земли постоянна.

Теория движения массивного тела (например, планеты) и ее спутников самых разных размеров (от небесных тел типа Луны до мельчайших частичек космической пыли) утверждает, что вокруг такой планеты должны формироваться устойчивые орбиты и спутники различных размеров объединяться в комплексы. Каждый такой комплекс — это «трубка» тесно расположенных траекторий частиц, которые взаимодействуют между собой. Теория устанавливает связь между массой центрального тела (планеты) и радиусами орбит, по которым движутся комплексы частиц.

Эта теория уже помогла объяснить природу расположения колец Урана. Для Земли она предсказывала, что частицы космической пыли в околоземном пространстве должны располагаться не хаотично, не случайным образом, а поясами. Расстояния, на которых расположены пылевые сгущения, кратны некоторому "основному радиусу" величиной 2153,5 километра.

Теоретический расчет можно сделать приближенно, и было бы неудивительно, если бы реальные измерения внесли существенные поправки. Результаты же эксперимента превзошли ожидания ученых. Из данных, полученных с искусственных спутников Земли «Геос-2»,

"Электрон-1" и «Электрон-2», рассчитали величину основного радиуса, и она оказалась равной 2155,5 километра то есть очень близкой к теоретической.

Исследования околоземного пространства до высоты 70 тысяч километров, выполненные с помощью спутников, обнаружили ранее предсказанные стабильные кольцевые образования вокруг Земли — пылевые пояса из метеоритного вещества, которые формируются в ее гравитационном поле. Максимумы плотности (или скопления частиц) закономерно чередуются с минимумами, которые еще называют люками или "зонами избегания". Существует мнение, что в "зонах избегания" на удалении 16800 километров и 38 300 километров от Земли располагаются сравнительно крупные тела естественных спутников планеты.

ПОСЛАНИЕ ДРУГИМ МИРАМ

Одиноки ли мы во Вселенной? Есть ли надежды вступить в контакт с космическими братьями по разуму? На эти вопросы до сих пор нет однозначного ответа.

Правда, прослушивая космос, совершенствуя приемную аппаратуру и повышая ее чувствительность, человечество отводит себе пассивную роль — ожидает появления чужих сигналов. А по-, чему бы самим не возвестить о своем существовании? Увы, для того, чтобы нас «услышали» хотя бы в радиусе 1 300–500 световых лет, нужен передатчик чудовищной мощности: для его питания потребуется энергии во много раз больше, чем вырабатывается на всей Земле.

40

Но положение не безнадежно. Три года назад, проводя спектральные исследования Марса, ученые обнаружили необычное свечение его атмосферы: оно возникало на дневной стороне сразу после восхода Солнца. Установив длину волны таинственного излучения, специалисты пришли к выводу, что на Марсе работает… лазер.

Увы, ни к марсианам, ни к пришельцам он никакого отношения не имеет. По сути, это уникальное явление природы. Под действием солнечной радиации молекулы углекислого газа, содержащиеся в разреженной атмосфере планеты, возбуждаются и начинают испускать световые волны. Их-то ученые и предлагают использовать в качестве средства межзвездной связи.

На первый взгляд это предложение кажется, мягко говоря, наивным. Как показали наблюдения, усиление света в марсианском лазере невелико. Да и излучение он дает рассеянное. Но ученые нашли способ, позволяющий «собрать» его в направленный световой пучок. Для этого они предлагают вывести на синхронные орбиты вокруг Марса — на высоту порядка 20 тысяч километров — два сферических зеркала.

Вогнутые отражающие поверхности этих зеркал должны «смотреть» друг на друга таким образом, чтобы их незримая ось проходила через атмосферу планеты на высоте примерно в 70 километров и была перпендикулярна потоку солнечных лучей. Тогда зеркала смогут улавливать природное излучение молекул углекислого газа. И за счет многократного отражения усиливать его. А затем его можно будет вывести из системы зеркал в виде направленного светового пучка.

Расчеты показывают, что при диаметре зеркал всего в 50 метров мощность такого светового пучка составит около 2 тысяч ватт. Казалось бы, немного. Но в космосе свои законы. Наблюдателям, находящимся на планетах у далеких звезд, он покажется в 700 раз ярче, чем

наше Солнце. Значит, меняя яркость этого пучка, можно будет посылать сигналы, например, типа «точек» и «тире» азбуки Морзе.

Для человечества, уже накопившего немалый опыт строительства орбитальных станций и даже запустившего свои аппараты на орбиты вокруг других планет, постройка такого "звездного маяка" выглядит вполне посильной задачей. В перспективе, как считают специалисты, диаметр зеркал можно будет довести до 10 километров. Тогда мощность сверхлазера достигнет 80 миллионов ватт. И его сигналы будут различимы даже с окраин Млечного Пути.

ДВА СЦЕНАРИЯ КОСМИЧЕСКОГО РАССЕЛЕНИЯ

К настоящему времени люди провели в космосе более десяти лет. Эта внушительная цифра получается, если суммировать время пребывания в космических кораблях и орбитальных станциях всех космонавтов, вместе взятых.

Успех первых шагов в космос дает нам смелость рассматривать с позиций накопленного опыта возможные сценарии расселения людей в космосе и его биологические последствия.

Как же могут развиваться события? Сценарий первый — поселения в пределах Солнечной системы. Предположим, что в космосе удастся создать среду обитания, аналогичную земной. В этом случае последующая эволюция жителей космических поселений пойдет, видно, так же, как на Земле. Если же к тому времени не придумают надежных средств защиты от космических лучей, которые в межпланетном

пространстве намного опаснее, чем у Земли, то в силу случайного характера вызываемых ими наследственных изменений дальнейший ход эволюции предсказать практически невозможно. Возможен и такой вариант, когда основным фактором, определяющим эволюцию человека, будет не радиация, а невесомость. При этом человек может утратить «навязанные» гравитацией некоторые физиологические особенности и, постепенно изменяя внешний облик, станет похожим на «бестелесные» персонажи картин Эль Греко.

Сценарий второй — люди расселяются по всей Галактике. Ее масштабы столь велики, что исключают возможность регулярных контактов между отдельными популяциями людей. Через сотни поколений изоляция человеческих групп неизбежно приведет к тому, что Галактика будет заселена колониями разумных существ, весьма заметно отличающихся друг от друга.

Разумеется, перспективы освоения Галактики да и Солнечной системы реальны только в том случае, если эволюция человека на своей родной планете будет идти в правильном направлении. Нельзя забывать и того, что история человека изобилует не только победами, но и ошибками. Может быть, теперь, перед лицом открывшихся нам возможностей, мы сумеем проявить больше ума, мудрости и предвидения?

КОРАБЛИ — К ЗВЕЗДАМ

Рассказывает член-корреспондент АН СССР В. Троицкий

Прогресс радиоастрономических исследований определяется уровнем экспериментальной техники. Можно

дать, что с ее помощью в ближайшие десятилетия будут открыты планеты у ближних к нам 5-10 звезд. Причем скорее всего они будут обнаружены в оптическом, инфракрасном и субмиллиметровом диапазонах волн с помощью внеатмосферных установок. Начнут создаваться межзвездные корабли, зонды для посылки к одной из ближайших звезд в пределах расстояний 5-10 световых лет. Разумеется, в первую очередь к той, возле которой будут обнаружены планеты. Думаю, что такой корабль будет двигаться со скоростью не более 0,1 скорости света, с помощью термоядерного двигателя.

В радиоастрономии будут использоваться гигантские космические системы с размерами радиотелескопов более 100 метров и расстоянием между ними до нескольких сотен тысяч километров (сейчас наибольшее расстояние между радиотелескопами ограничено размерами Земли).

Полагаю, что в первой трети XXI века будет обсуждаться проблема ограничения производства термоядерной энергии, которая к тому времени станет доминирующей. И будут предприниматься серьезные шаги, чтобы использовать фоновую энергию, существующую на Земле всегда, — энергию ветра, приливов, солнечную энергию и другие, утилизация которых не приводит к дополнительному нагреву планеты.

Наконец, последнее — будут построены специальные большие радиотелескопы для наблюдения и поиска электромагнитных сигналов разумного (искусственного) происхождения во всем перспективном диапазоне волн. Будут проведены наблюдения сигналов от значительной части звезд Галактики. Получит дальнейшее развитие теория возникновения и развития внеземных цивилизаций.

42

"ГОРЯЧИЕ ПЯТНА" ЗЕМЛИ

В науке, как и в жизни, видимо, всегда полезно, достигнув какой-то цели, оглянуться назад и посмотреть, какой путь пройден, какие результаты достигнуты, чем можно гордиться, а в чем — сомневаться. Так обстоит дело и в науке геотектонике. Последние несколько лет геологи на своих форумах пытаются оглядеть путь, который пройден ими со времени колоссального научного переворота, произошедшего в конце шестидесятых годов. Речь идет о создании теории литосферных плит.

В журнале «Природа» за 1984 год появились статьи члена-корреспондента АН СССР В. В. Белоусова и члена-корреспондента АН СССР В. Е. Хаина, где также подводятся итоги прошедших десятилетий. Ученые приходят к разным выводам. В. Белоусов подвергает теорию резкой критике. В. Хаин, высоко оценивая большие достижения теории тектоники плит, считает, что есть еще много явлений, которые остаются за пределами этой теории, она их в себя еще не вобрала, и, возможно, мы стоим на пороге возникновения новой концепции, более широкой теории.

Появляются такого рода обзоры и за границей. Недавно была опубликована обзорная статья известного геофизика Максвелла в трудах Геофизического союза США. Специальный выпуск журнала «Сайенс» также посвящен геодинамике, в нем подводятся итоги развития наук о Земле за последние два десятилетия.

Большинство исследователей единодушно в своих выводах о том, что

рия тектоники плит — прочная база позволяющая объяснить поверхностные и близповерхностные тектонические и магматические явления и связать их в единое целое. И действительно; основные представления о том, что внешняя оболочка Земли — литосфера — разбита сейсмическими поясами на плиты, касается верхних нескольких сот километров земной коры. Эти плиты в одних местах расходятся, и там из астеносферы поднимается расплавленное вещество мантии. Здесь земная кора наращивается. Этот процесс изучен очень подробно, многие ученые наблюдали его воочию с подводных аппаратов. В других же местах плиты сближаются, сталкиваются, погружаются на большую глубину, образуя протяженные вулканические островные дуги. Именно здесь, в островных дугах, из затянутой в мантию океанической коры (вместе с океаническими осадками) и рождается, выплавляется континентальная кора. Сейчас ни у кого не вызывает сомнений, что почти вся тектоническая и вулканическая активность нашей планеты сосредоточена на границах плит — в рифтовых трещинах океана и в островных дугах. Открытия, которые принесла плитотектоника, невероятной важности для человечества, хотя выводы и. распространяются лишь на небольшую глубину от поверхности Земли. Но ведь именно здесь находятся полезные ископаемые.

Однако уже давно было замечено, что не все проявления вулканизма и сейсмичности контролируются границами литосферных плит. Какая-то часть вулканов (хотя и небольшая) сконцентрирована вне границ литосферных плит. Наиболее яркий л даже выдающийся пример-вулканы Гавайских островов. Другой пример — вулкан Тибести в Африке. Эти вулканы находятся на расстоянии тысяч километров от зон раздвижения или сближения плит, но это активно действующие вулканы. Значит, есть какие-то явления, которые прямо и непосредственно в

^у плит не вписываются. Хотя уже и в шестидесятые годы было предложено по крайней мере два объяснения этого, как его стали называть, внутриплитового вулканизма.

Оказалось, что подобные вулканы находятся в конце протяженных вулканических цепей — цепи Гавайских островов и продолжающей ее на северозапад цепи Императорских гор, цепи Туамоту, Маршалловых островов, цепи Восточно-Индийского хребта, Китового хребта в Атлантике и других.

Ученые уже тогда обратили внимание: возраст вулканизма меняется по простиранию цепи. Если на Гавайях мы видим действующие вулканы, извергающие огромное количество базальтовой лавы, то с движением на северо-запад вулканы «стареют». Это уже древние вулканы, возраст их от 10 до 40 миллионов лет.

Канадский геофизик Т. Вильсон, американский ученый Д. Морган и советский геофизик С. Ушаков высказали предположение, что эти цепи образовались над какими-то разогретыми участками мантии Земли. Они назвали эти аномальные области "горячими точками" (буквально "пятнами") планеты и решили, что именно эти чрезмерно разогретые участки питают внутриплитовый вулканизм. Но поскольку вулканы группируются в протяженные цепи, то следующий шаг в рассуждениях ученых был такой: "горячие точки" в мантии остаются неподвижными, а проходящие над ними литосферные плиты оказываются как бы над «прожигательной» линзой. Эта "горячая точка", подобно сфокусированному солнечному лучу, прожигает плиту снизу. А в образовавшуюся «дырку» устремляется лава и выливается на поверхность. Вот откуда изменение возраста вулканов в цепи — плита проходит над "горячей точкой", и вулканы возникают не одновременно, а последовательно. Там, где сегодня находится "горячая точка", мы видим действующие «молодые» вулканы.

С самого начала было замечено, что расположение цепей в целом согласуется с направлением движения плит. Когда Д. Морган и другие исследователи сопоставили движение плит над "горячими точками" в разных районах Земли, то обнаружили, что есть некоторый каркас "горячих точек", относительно которого плиты движутся одинаково. Появилась возможность говорить не только о движении плит относительно друг друга, но о каком-то абсолютном движении литосферных плит. Точки, как видно, занимают сравнительно фиксированное положение, остаются на месте, в то время как плиты движутся. Еще вернее будет сказать, что "горячие точки" перемещаются, но во много раз медленнее, чем плиты. За сравнительно короткий (в геологическом понимании) интервал времени их можно считать неподвижными.

Палеомагнитные данные также подтверждали правильность сделанных выводов. Так, тихоокеанская плита, например, сто миллионов лет назад находилась значительно южнее. За это время она переместилась на север почти на четыре тысячи километров.

Ну а что говорят палеоклиматические реконструкции? Они тоже подтверждают этот вывод. Известно, что в экваториальной полосе Тихого океана есть зона шириной всего в 600–700 километров, где из-за особой водной циркуляции происходит подъем глубинных масс воды. Перемешивание приводит к тому, что воды этой зоны содержат больше кислорода и питательных веществ, биологическая продуктивность здесь выше. Соответственно на дно поступает больше осадков — скелетов отмерших организмов. При глубоководном бурении эта зона легко выделяется, в ней в два-три, а иногда и в десять раз больше осадков. Зная возраст этой толщи осадков, мы можем определить время, когда тихоокеанская плита пересекла экватор. Так и глубоководное бурение позволяет нам проверить движение плит,

ное по палеомагнитным данным и по "горячим точкам".

Но что же такое сами "горячие точки"? Как объясняют ученые их появление? Конечно, объяснить их существование довольно трудно. Было высказано предположение, что это вершины некоторых столбов раскаленного, более горячего, чем окружающая мантия, вещества, поднимающихся из нижней мантии. Эти столбы назвали мантийными струями. Их диаметр невелик — всего несколько сот километров. Они разогревают астеносферу над собой, а на поверхности вызывают те явления, о которых мы говорим.

Другое предположение получило условное название "продвигающаяся трещина". Из-за того, что плиты находятся в напряженном состоянии (это доказано: внутриплитовые землетрясения — своего рода разрядка от напряжений сжатия), они растрескиваются. Трещины и служат местами возможного появления "горячих точек".

Были и другие гипотезы. Одна из них, например, объясняла явление тем, что плиты движутся по Земле по эллипсоиду вращения, имеющему в разных местах различную кривизну. Есть критические широты — от двадцати пяти до тридцати градусов, — где эта кривизна наибольшая. Преодолевая в своем движении самые искривленные места, плиты растрескиваются, лопаются, как кожура апельсина при ее выпрямлении. Образовавшиеся щели «залечиваются» поднимающимся снизу мантийным материалом.

Все эти гипотезы существуют одновременно. Хотя, пожалуй, большинство исследователей отдает предпочтение гипотезе "горячих точек" восходящих мантийных потоков. Думаю, что она действительно имеет на то основания. Но какая бы гипотеза на поверку ни оказалась истинной, реальность внутриплитового вулканизма несомненна.

Кроме отдельных вулканов, существуют и другие проявления вулканизма.

И сейчас есть обширные базальтовые поля, как, например, Колумбийское плато базальтов на западе США. Его возраст — пятнадцать миллионов лет. Есть вулканическое плато в Центральной Азии — Дариганга на юге Монголии, Витимское плато в Забайкалье. Такие излияния базальтов были широко распространены и в прошлом. В триасовое время (240 миллионов лет назад) в Сибири эти излияния распространились на огромные площади в районе Тунгуски. В Индии, Южной Африке, Южной Америке, Австралии они занимают огромные площади. Мощные излияния базальта (или, как их называют, траппы) предшествовали расколу континента. В юрское и раннемеловое время трапповые излияния были в Южной Африке и Южной Америке перед расколом Гондваны. Триасовое извержение в Сибири предшествовало «неудавшемуся», несостоявшемуся расколу. Как мы видим, прорывы глубинного вещества осуществляются не только в виде вулканических извержений. И не только в рифтовых зонах и островных дугах. Посреди громадных континентов трапповые ступени застывшей лавы говорят о происходивших здесь излияниях глубинного вещества.

С внутриплитовыми извержениями (базальтовыми, гранитными внедрениями) связаны месторождения полезных ископаемых. Норильские медноникелевые руды, например, связаны с сибирскими траппами. Значит, внутриплитовый вулканизм важен для нас не только с теоретической, но и с чисто практической точки зрения.

Ну а теперь я хотел бы обратиться к области, в которой сами исследователи находятся на уровне гипотез или даже догадок. Казалось бы, теория тектоники плит позволила объяснить многие события в геологической истории, заглянуть в глубокое прошлое планеты и понять, что и как происходило там, а все-таки есть большой круг явлений, которые этой теорией не объясняются. Внутриплитовый вулканизм — одно из

таких явлений. Но и в нем самом также есть события, которые не находят однозначной интерпретации.

Во-первых, очень часто с областями проявления внутриплитового вулканизма связаны крупные аномалии в рельефе. Известно, например, что Африканский континент поднят на километр по сравнению с другими континентами. А именно в Африке очень много проявлений вулканизма внутри плит. Гавайские вулканы расположены на крупном Гавайском своде. Его ширина доходит до тысячи километров, а над окружающей местностью он поднят на километр. Сводовые поднятия, как правило, рассасываются, когда возраст лав достигает примерно тридцати миллионов лет. Гавайский свод этому правилу не подчиняется.

Еще одна загадка. На первый взгляд внутриплитовый вулканизм хаотично разбросан по всей планете. Но более пристальное изучение показывает, что вулканы группируются в две крупные области, каждая из которых имеет в поперечнике шесть-девять тысяч километров, почти четверть земной сферы. Африкано-атлантическая область включает в себя вулканы Исландии на северо-западе, Азорские острова, Центрально-Французский массив, вулкан Тибести в Африке, вулканы островов Вознесения, Святой Елены, вулканы Индийского океана, Маврикий, Реюньон, Сент-Поль и Амстердам. Другую область можно назвать тихоокеанской. Она включает в себя вулканы острова Пасхи, Сала-и-Гомес, Гавайские острова, Туамоту…

Есть и более мелкие области — центрально-азиатская, куда входят вулканы Восточных Саян, Забайкалья и Монголии, и австралийская, куда включаются вулканы Эребус в Антарктиде, остров Балени и австралийские вулканы.

Между этими областями расположены пространства, на которых практически нет внутриплитового вулканизма. Особенно хорошо это видно в полосе,

проходящей от Индии через Гималаи Западную Сибирь, Восточно-Европей^ скую возвышенность. Здесь не видно никаких проявлений внутриплитового вулканизма по крайней мере за послед. ние пятьдесят миллионов лет. Друга, такая область проходит через Южную и Северную Америки.

По аналогии с "горячими точками" можно было бы ввести понятие "горячих полей" для тех областей, где наблюдается внутриплитовый вулканизм. "Горячие поля" в мантии Земли.

Но дальше следует еще одно открытие. Оказывается, что с "горячими полями" связаны самые крупные нарушения в форме геоида Земли. В последние годы Земля с помощью спутников обследована очень детально, и с точностью до нескольких метров установлена форма геоида — реальная форма Земли. Выяснено, что есть два крупных поднятия, где геоид на 50–70 метров поднимается над эллипсоидом вращения. А есть места, где на такое же расстояние геоид опущен.

Оказалось, что одно из поднятий совпадает с африкано-атлантическим "горячим полем", второе — с тихоокеанским.

А в районе Индии — очень глубокий минимум в форме геоида. Поскольку форма геоида отражает события, происходящие на больших глубинах Земли, естественно сделать предположение, что и "горячие поля" — отзвук глубинных процессов.

Наконец, последняя особенность внутриплитового вулканизма-его геохимическое выражение. Химия вулканических пород изучалась очень детально. Главные их компоненты — кремнезем, глинозем, окислы железа, магния, кальция, калия, натрия — известны давно. Гораздо меньше были изучены малые добавки рассеянных элементов, таких, как рубидий, стронций, литий, галлий, европий и другие. Не был известен и изотопный состав^ химических элементов, слагающих вул^ канические породы, jj

оказалось, что именно рассеянные депонты и изотопные

_ главные опознавательные знаки, оторые говорят нам о том, что происодит в глубине Земли. Геохимики выделяют группу элементов с крупными ионными радиусами, такие, как руб^дий, барий, стронций, самарий, европий. Их особенность в том, что они не совместимы с другими элементами и ведут себя очень «независимо» в геохимических процессах при плавлении и разделении магмы на фракции. Их количество остается более или менее постоянным как в начальном продукте, так и в лаве, поступившей на поверхность. Соотношение этих элементов между собой — своеобразный индикатор геохимических особенностей того вещества, из которого произошел магматический расплав.

В последнее время геохимики очень пристально изучают эти элементы. Изучение изотопов стронция, неодима, гафния дало возможность судить о том, что происходит в глубине Земли. Например, отношение радиоактивного изотопа стронция-87 к нерадиоактивному изотопу стронция-86 со временем меняется, стронций-87 будет накапливаться. То же самое происходит с изотопом неодима-143, который образуется при распаде из изотопа самария-147.

Изотопное соотношение в породах одного и того же происхождения сохраняется в течение геологической истории. Если мы знаем время, когда были запущены изотопные «часы», то можем рассчитать и время образования самой породы. Можем судить и о тех условиях, в которых эти породы образовались.

Когда геохимики начали изучать базальты (продукты непосредственного выплавления из мантии Земли), выяснилось, что есть две группы базальтов. Первая слагает ложе океана, а вторая появляется в результате внутриплитового вулканизма. Базальты срединноокеанических хребтов обладают постоянным составом. В них очень мало

редких элементов с крупными ионными радиусами и очень низкое соотношение изотопов стронция.

Базальты, появившиеся в результате извержения вулканов внутри плит (на Гавайских и Азорских островах, в Исландии, в Западной Европе), содержат, оказывается, в два, а иногда и в три раза больше редких элементов. Несмотря на одинаковый химический состав этих двух видов базальтов (в них равное содержание кремнезема, глинозема, магния, кальция, железа), содержание элементов с крупными ионными радиусами в них совершенно различное. И это накладывает на породы такой отпечаток, что отличить эти базальты друг от друга не составляет труда. Изотопные отношения (различных изотопов стронция, например) у них тоже совершенно другие, чем у базальтов океанического дна.

Именно поэтому геохимики начали говорить о существовании двух источников магмы. Один питает базальты срединно-океанических хребтов. Другой — богатый редкими элементами — дает внутриплитовые базальты океанических островов и континентов.

Какие тут возможны объяснения? Одно из них: под срединно-океаническими хребтами и под внутренними частями — разные термодинамические условия. При больших температурах и давлениях, которые существуют под вулканическими островами, создаются условия для обогащения лав щелочами и литофильными (редкими) элементами. Другое предположение: неоднородность существует в самой мантии. В ней самой есть участки, богатые литофильными элементами, а есть участки, лишенные их.

Но когда геохимики провели некоторые расчеты, то оказалось, что существует баланс: кора океаническая и кора континентальная дополняют друг друга по составу. В сумме содержание литофильных элементов в коре обоих типов такое же, как в первичном веществе Земли. Геохимики попытались

50

51

проследить, как ведут себя изотопные соотношения с продвижением в глубь Земли. Когда начинается разделение радиоактивных элементов на различные ионы? Оказалось, что изотопные часы были запущены полтора-два миллиарда лет назад. Очевидно, именно в это время произошло важнейшее событие в жизни Земли — разделение верхней мантии на две геохимически различные фазы: континентальную и океаническую. Причины этого события пока неясны, остается лишь догадываться, почему это произошло.

Дальнейшие исследования показали, что лава вулканов, приуроченных к "горячим точкам", имеет состав, отличный и от состава континентальной коры. Здесь изливается на поверхность лава, которая по своему составу больше всего напоминает первичное вещество Земли. Так с помощью геохимии были найдены три источника, питающие современный вулканизм. Один из них поставляет лаву, выходящую из рифтов океанического дна, другой — ту лаву, которая рождается из континентальной коры, и третий дает то вещество, которое вырывается на поверхность в извержениях внутриплитовых вулканов и в траппах на континентах,

Эти проблемы обсуждаются сейчас на всех конгрессах, конференциях, совещаниях ученых. Можно сказать, что мы присутствуем при рождении новой области знаний о Земле. Здесь еще много догадок, гипотез, предположений, но геологи упорно ищут ответы на вопросы, которые ставит перед ними Земля.

Как появились эти различные резервуары мантийного вещества и где они находятся? Одна из гипотез предполагает, что неистощенное мантийное вещество сконцентрировано в верхней мантии. Большая же часть геохимиков считает, что где-то на рубеже двух миллиардов лет произошло разделение первичного однородного вещества мантии Земли. Выделилась верхняя мантия, которая, в свою очередь,

билась на две части — континентальную кору, богатую редкими элементами, и мантию под океанами. Континен-" тальная кора легче океанической — aoJ откуда появилась у континентальны^ плит возможность передвигаться…

А более тяжелая океаническая корД прорывается в любую трещину, кото7 рая появляется в океаническом дне. У Геологи из подводных аппаратов свои4 ми глазами наблюдали, например, в"1 Красном море, как в щель шириной всего пятьдесят километров изливают^ ся базальты. Рядом огромные конти-" ненты Аравия, Африка. Они совсем недавно разошлись, а базальты на дне Красного моря ничем не отличаются по составу от базальтов срединно-атлантического. хребта — истощенные базальты с малым количеством редких элементов. Это показали анализы.

В нижней же части мантии осталось неистощенное вещество, которое прорывается наверх какими-то струями до подошвы литосферы, здесь оно скапливается, образуя те самые "горячие точки", с которых мы начали рассказ. Плиты проходят над этими точками, и они их «прожигают». Но, проходя наверх, струи прихватывают вещество верхней мантии. Поэтому состав лав внутриплитовых вулканов различен, в то время как состав излияний в срединно-океанических хребтах очень однороден.

Статьи геохимиков, посвященные этому вопросу, сейчас читаются как самые увлекательные научно-фантасти^ ческие романы, хотя текст их можетД состоять из одних цифр, характеризующих состав лавы. Но за этими цифрами встают замечательные картины внутреннего устройства планеты.

Сейчас в модели устройства Земли видятся новые детали. Большие "горячие поля", отвечающие аномалиям геоида, соответствуют восходящим конвективным потокам в нижней мантии "Холодные поля"-отражение нисходящих ветвей. Конвекция в верхне* мантии и в нижней происходит от' дельно.

Горячие точки" отражают дыхание дубинных частей мантии. Движение в нижней мантии формирует самые ручные детали лика Земли-аномалии геоида. "Горячие поля" остаются неподвижными относительно оси Земди по крайней мере последние 120 миллионов лет (а может быть, и больше). перемещаются литосферные плиты, меняют свое положение глубоководные желоба, а "горячие поля" остаются все на тех же местах.

Еще далеко не все ученые приняли эти идеи. Идет горячая полемика. Одно несомненно — мы стоим на пороге новой научной революции в геологии. Сегодняшние идеи, тектоника литосферных плит, останутся в науке, они войдут составной частью в более общую концепцию.

Изучая другие планеты, геологи не обнаружили ни на Луне, ни на Марсе, ни на Меркурии признаков тектоники литосферных плит. Есть какие-то признаки существования этого чисто земного явления на Венере. Но вот на Марсе существуют такие выдающиеся формы рельефа, как Земля Фарсида с пиком Коперника; есть такие приподнятые неоднородности и на Луне. Не свидетельство ли это явления, которое на Земле мы называем внутриплитовым вулканизмом? Вполне возможно, что там происходила подобная земной конвекция в мантии. Но не произошло такого знаменательного события, как разделение мантии на верхнюю и нижнюю, имевшего места на Земле два миллиарда лет назад. Не произошло там и разделения верхней мантии на более лег^УЮ — континентальную и тяжелую — океаническую. Может быть, движение плит существовало на Венере, но это еще подлежит исследованию.

Не бывает незначительных открытий в науке. Такая «мелочь», как геохимическое распределение редких элементов и их изотопов в земной коре, может Привести к широким обобщениям, к ОТКРЫТИЮ новых законов развития всей "ланеты.

ЧТО СКАЖЕТ СКАЛА?

Скалы и ледники, кажущиеся нам такими безмолвными, на самом деле постоянно издают различные звуки. Как утверждают физики, по ним можно судить о зародившихся в монолите трещинах, о подвижках горных пород, о возникновении в них чрезмерных напряжений. Для того чтобы «слушать» голоса скал, ученые создали аппаратуру, датчики которой различают малейшие шумы с расстояния в 100 метров и могут определить местоположение их источника. Аппаратура предназначена для своевременного предупреждения об опасности, грозящей тоннелям, штольням, подземным коммуникациям.

ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ ОТ СОЛНЦА

Из-за гравитационного взаимодействия между Землей, Луной и Солнцем, а также из-за вращения Земли вокруг своей оси образуются не только приливы на морях и океанах, но и приливные волны на земной коре. Амплитуда приливных «горбов» (то есть высота приливной волны) максимальна в тропическом поясе Земли и постепенно уменьшается к северу и к югу от него, приближаясь к нулю на полюсах. Проведенные в Институте

ской кибернетики АН БССР исследования показали, что бегущие волны деформации переносят массу тел, по которым распространяются. Иными словами, в земной коре под влиянием этих волн вещество перемещается. Причем волны одного вида влияют на перенос массы в направлении своего движения, а волны другого вида — в противоположном направлении. Это явление было названо дискретно-волновым движением. Наглядной его иллюстрацией может служить движение садовой гусеницы и дождевого червяка. Гусеница, изгибая свое тело, как бы генерирует в хвостовой части волну деформации и перемещает ее к голове, а дождевой червь ползет, создавая участок локального удлинения в головной части и перемещая его к хвосту.

При дискретно-волновом движении каждая частица земной коры должна перемещаться на некоторый шаг за время прохождения каждого приливного горба, подобно частицам тела гусеницы.

В центре горба, где волна выше, это перемещение должно быть максимальным, а по краям — минимальным. Такому разрозненному перемещению отдельных частиц земной коры противодействуют силы, связывающие отдельные частицы коры. Поэтому каждая частица коры отдельно передвигаться не может, и волновое движение вызывает постепенное накопление напряжений в земной коре. Время от времени эти аккумулированные напряжения превышают предел прочности пород, отчего, вероятно, и происходят быстрые сейсмические подвижки отдельных частей и блоков, из которых сложена земная кора.

Эта гипотеза может объяснить многие геотектонические явления. Например, высокую амплитуду горизонтальных смещений и высокую тектоническую активность в экваториальной области можно объяснить максимальной величиной здесь приливного горба, а значит, и большим шагом смещения

коры за время прохождения приливной

волны. Пространственно-временная связь между положениями Луны

Солнца и моментами землетрясении говорит сама за себя. Существование такой связи неоднократно описывалось в литературе, но механизм воздействия Луны и Солнца на Землю в этих источниках раскрыт не был.

ОСТРОВ

РВЕТСЯ ПОПОЛАМ

Судьбу острова Кюсю — третьего по величине среди Японских островов предсказали ученые Токийского института географических исследований. После длительных наблюдений они пришли к выводу, что его северная и южная части расходятся со скоростью 1,4 сантиметра в год. А причина сил, стремящихся разорвать остров пополам, — перемещение тектонических плит. Показательно, что на месте предполагаемого разрыва уже несколько веков не прекращаются извержения вулканов и мощные землетрясения силой до 6–7 баллов.

НАДОЛГО ЛИ ЗАТИХ ЭЛЬБРУС?

Эльбрус, самая высокая гора Кавказа, в прошлом была действующим вулканом. Последний раз его извержения происходили в начале нашей эры, по

Ддним данным, а по другим — чуть ли е в Х веке. Сегодня вулкан считается стухшим, однако по некоторым приздкам глубинные зоны Эльбруса находДтся в активном состоянии.

Вершину Эльбруса покрывают льды и снега толщиной в два метра и более, но сквозь их толщу на восточной вершине, ца уровне 5400 метров, обнаружены доходы нагретых газов, образующие проталины и колодцы.

Недавние исследования, проведенные сотрудниками Института геохимии и аналитической химии имени В. И. Вернадского АН СССР с помощью специализированной сейсмической аппаратуры, позволили убедиться в том, что Эльбрус расположен к тому же и в зоне сейсмической аномалии: под ним — на глубине от одного до трех километров ниже уровня моря — лежит зона, где плотность вещества понижена, а температура повышена. В качестве модели удобно представить себе эту зону в виде огромного вертикального цилиндра, вещество которого, очевидно, состоит из пород, насыщенных горячим водяным паром, а температура, согласно расчетам, достигает 3000 градусов Цельсия.

История знает немало случаев, когда долго молчавшие вулканы начинают действовать, — например, извержение Безымянного на Камчатке в 1955 году или недавний взрыв вулкана Эль-Чичоне в Мексике.

Чтобы подтвердить предположение сейсмологов об активной подземной жизни Эльбруса, понадобятся дальнейшие комплексные исследования. Они же ответят на вопрос, надолго ли затих Эльбрус, и в то же время позволят оценить подземные запасы тепла, которые скрыты в горе.

КОГДА ПРОСНЕТСЯ ВУЛКАН?

Город Петропавловск-Камчатский расположен на мощном, в десятки метров толщиной, слое рыхлого материала, выброшенного гигантским взрывом вулкана Авача 30–40 тысяч лет назад. Поэтому вопрос — когда же может снова проснуться огнедышащая гора? — жизненно важен.

В конце 70-х годов было высказано предположение, что ближайшее сильное извержение вулкана произойдет осенью 1986 года. Авторы тревожного прогноза исходили из того, что последний активный цикл вулкана Авача все еще продолжается. Но так ли это на самом деле?

Ответ был найден в биографии вулкана. Восстанавливая ее, ученые изучали отложения, скопившиеся в окрестностях вулкана в результате всех его извержений. Вокруг кратера на разном удалении от него закладывали шурфы и радиоуглеродным методом определяли возраст выброшенных когда-то пород. Таким образом удалось заглянуть в далекое прошлое вулкана, начиная с пятого тысячелетия до нашей эры. Всего было выявлено десять активных циклов, длительность которых колеблется в интервале от 200 до 1500 лет.

Как показали исследования, последний период оживления вулкана продолжался более 500 лет и закончился весьма мощным извержением 1945 года. Такой результат позволил вулканологам сделать вывод: по крайней мере в ближайшие десятилетия, а возможно, в течение 100–200 лет-до начала следующего цикла — на Авачинском вулкане не будет сильных извержений.

54

55

ТЕПЛЕЕ, ЕЩЕ ТЕПЛЕЕ…

Сверхглубокая скважина на Кольском полуострове побила все рекорды: буровой инструмент установки "Уралмаш-1 5000" уже прошел отметку 1 2 километров. Недалек и финиш-15 километров. Такой глубины еще никогда не достигал человек на суше. Что же интересует там ученых? Полученные данные позволяют заново пересмотреть целый ряд представлений о строении земной коры, разработать более обоснованные рекомендации по направлению поисков новых видов полезных ископаемых, уточнить возраст Земли. И еще более точно определить тепловые потоки, идущие из земных глубин, что немаловажно.

Сейчас это делается косвенно, геофизическими методами. Уже известно, что на глубинах около 20 километров тепловой поток разогревает горные породы на несколько сот градусов, в некоторых местах — до тысячи и выше! Но где бурить, чтобы побольше получить даровой тепловой энергии? Ученые Всесоюзного научно-исследовательского геологического института имени А. П. Карпинского (Ленинград) составили карту температурного поля земной коры территории СССР. Оказалось, что на глубине 20 километров наиболее высокие значения температуры (800-1000 градусов Цельсия) наблюдаются в Средней Азии, в районах Байкала, Малого Кавказа, центральной и южной впадин Каспия, в Закарпатье, Охотском море. А вот на Южном Урале, в северо-западной части Украинского щита, еще в некоторых районах земные недра довольно

лодны — температура там ниже 200 градусов Цельсия. Значит, для энергетиков эти места интереса не представляют-скважины там закладывать не стоит.

МОРЕ С ДВОЙНЫМ ДНОМ

О том, что у Азовского моря своего рода двойное дно, ученые поговаривали давно. Но вплотную подойти к разгадке этого необычайного явления природы помогли фотографии, сделанные с помощью спутника «Метеор». По мнению директора Института геологических наук АН УССР Е. Шнюкова, детальное изучение космического «фотопортрета» Азовского моря обещает подтвердить предположения ученых.

В древние времена нынешнее Азовское море называли Сурожским озером. Бурные геологические процессы привели к тому, что соленые воды Черного моря затопили этот большой водоем. И пресная вода оказалась надежно упрятанной под толщей илистых отложений. На снимках же, сделанных с орбиты, под слоем морской воды хорошо различимы следы древних рек,

Как известно, мощные песчаные наносы под илистыми пластами хорошо аккумулируют пресную воду. Следовательно, в песчаных отложениях древней дельты Дона и других рек, впадающих в Азов, вполне могло расположиться огромное пресное озеро. Если это предположение подтвердится, то соленое Азовское море может стать важным поставщиком… пресной воды,

ЧИСТАЯ ВОДА БАЙКАЛА

Озеро Байкал — уникальное создание природы. И не только потому, что оно вмещает 80 процентов пресной воды нашей страны, пятую часть всей пресной воды планеты. Своеобразна геологическая история Байкала, необычна дальнейшая его судьба, связанная с процессом раздвигания тектонических плит.

Байкал существует очень давно. Более 20 миллионов лет назад наметился разлом в земной коре в виде узкой трещины. С тех пор отодвигаются друг от друга соприкасающиеся под Байкалом тектонические плиты — Сибирская и Забайкальская. Медленно расходясь, эти два гигантских куска земной коры освобождают пространство для океанской впадины. Плиты уходят друг от друга в среднем на 2–3 миллиметра в год. Значит, за триста миллионов лет примерно на шестьсот километров… В отдельные периоды процесс убыстряется в пять, а то и в десять раз. Землетрясения сигналы о том, что приближается "время океана". Конечно, в наших человеческих масштабах это совсем незаметно.

У Байкала уже есть "своя Атлантида". Буквально на глазах бурят-кочевников опустилась в озеро в канун 1862 года северная часть дельты Се"^мм — са^ой большой реки, впадающей в Байкал. Это Цаганская степь площадью около двухсот квадратных километров. Постепенно становится глубже и вся котловина, вместившая грандиозное озеро.

За время существования озера вода ^ ^м сменилась всего 50 тысяч раз.

Медленно протекая через озеро, подолгу отстаиваясь в его темных глубинах, вода становится чище и прозрачнее. Но, конечно, не только благодаря такому отстаиванию очищается вода. Байкал славится тем, что даже растворенных солей в нем меньше, чем в любом другом озере.

Самая пресная вода на свете, пожалуй, рождается при таянии ледников: в такой "ледяной воде" почти нет растворенных солей. Несколько десятков тысячелетий назад и в Байкал спускались ледники. Растворенных солей в байкальской воде всего 20–40 миллиграммов на литр. (В литре обычной озерной воды их до 1 00 миллиграммов, а в морской — до 37 и более граммов.) Химики называют эту воду "слабоминерализованная, мягкая, гидрокарбонатного класса"… На долю гидрокарбонатов (углекислых солей) кальция и магния приходится 84 процента, а хлоридов и сульфатов (солей хлористой и серной кислот) — 7 процентов. Такой состав делает воду лечебной. Представьте себе 23 600 кубических километров лечебной воды!

Причину уникальных чистоты и химического состава воды следует искать в истории озера. И недавно выдвинута гипотеза, которая предполагает существование постоянного притока в Байкал пресной воды из верхней мантии Земли. Мы напомним о традиционном взгляде на проблему ультрапресной воды Байкала.

Обычно более мелкие озера активно осваиваются живыми организмами — от микроскопических водорослей до высших растений, от амеб и инфузорий до рыб и водоплавающих птиц. Со временем вода приобретает зеленоватый или красноватый оттенок, потому что в ней поселились мириады микроводорослей. За счет отмерших остатков организмов все больше утолщается слой ила на дне — сапропель. А с берегов все дальше и дальше распространяются заросли камыша, тростника и других водных растений,

зующих сплошной ковер. Мхи завершают этот процесс. Озеро зарастает. Для большинства озер такой "итог жизни" естествен: на месте чистой водной глади возникает вязкая трясина, которая через какое-то время зарастает лесом.

Лимнологи (специалисты по изучению озер) утверждают, что своей исключительной чистотой Байкал главным образом обязан… жизни. Его воду очищает большая семья живых организмов.

Начало всему — микроскопические растения, которые в прозрачной воде поглощают солнечный свет в невиданно мощном слое. В среднем они выделяют в воду Байкала больше десяти миллионов тонн кислорода и создают за год около четырех миллионов тонн органических веществ. Все это основа питания мельчайших животных — зоопланктона (буквально; "блуждающие животные").

Микроскопическое население Байкала — это 300 видов инфузорий. Уникально и то, что в Байкале обитает 255 видов бокоплавов (треть всех видов, встречающихся в пресных водах).

Однако особая роль принадлежит веслоногому рачку "эпишура байкальская". Этот вид встречается еще только в одном месте на Земле в глубоком Кроноцком озере на Камчатке. Если взвесить все живое население Байкала, то окажется, что не рыбы и даже не млекопитающие, такие, как нерпа, формируют в основном эту биомассу, а планктон. И среди него в отдельные годы до 97 процентов приходится на эпишуру. В каждом литре байкальской воды содержится от 30 до 50 тысяч рачков. По всему Байкалу-более четырех миллионов тонн.

Именно эпишура- излюбленная пища байкальских рыб. Но она же и основной фильтр байкальской воды. Подсчитано, что миллиарды рачков, обитающих в воде, потребляя микроскопические водоросли водоема, за год «перерабатывают» в 7,5 раза больше воды,

чем приносят все впадающие в озеро реки. Так вот кто мощный очиститель Байкала!

Впрочем, эпишура может очищать только такую уникальную воду, как байкальская, в загрязненной воде она задыхается. Губителен для нее нагрев воды: чуть выше двенадцати градусов и она погибает.

Вот почему так важно оберегать байкальскую воду от малейшего изменения ее свойств в ту или иную сторону, острожно поступать со всякого рода строительством на берегах Байкала, защищать его воду от проникновения всевозможных промышленных и бытовых стоков, несущих с собой пусть едва заметное, но, несомненно, вредное химическое и тепловое загрязнениеБайкал имеет право на особенно жесткие условия охраны.

С высоты

ПТИЧЬЕГО ПОЛЕТА

Сведения о солености воды нужны и мелиораторам, рассчитывающим нормы полива, и работникам коммунальных служб, и рыбоводам, и экологам. Обычно такие замеры делают экспедиции гидрологов. А вот ученые Таганрогского радиотехнического института имени В. Д. Калмыкова считают, что необязательно шагать по берегам рек и озер — можно пролететь над ними на самолете или вертолете. Они создали портативный прибор, анализирующий отраженные от воды радиоволны и определяющий соленость по изменению сигнала. Уже первые испытания прибора сэкономили около 150 тысяч рублей-оценка гидрохи' мического состояния реки Белой заняла всего две недели. ^

58

ТАЙНА "ДОЛИНЫ СМЕРТИ"

Одной из загадок природы до сих пор были места массовой гибели птиц и животных. Такие места есть, например, в Индонезии, на острове Ява шесть смертоносных пещер. Там нередко находят мертвых оленей, тигров, иногда гибнут люди. Вот как описывает "долину смерти" на Яве исследователь Г. Бютце: "На этом клочке земли природа, кажется, произнесла свое проклятие, и каждого, кто приходит сюда, охватывает ужас и страх. Все дышит здесь истреблением и опустошением. Смерть людей и зверей раскинула здесь свой черный шатер и развернула траурное знамя. Сырой и холодный озноб проходит через все тело, мороз пробегает по коже, когда бросишь взгляд на это место, где никто не живет — и все живое гибнет…" Подобные участки земли есть в Италии. Собачий грот близ Неаполя и район озера Ваверно. В США известны Ущелье смерти в Аризоне и Мертвое ущелье около Иеллоустона, где часто гибнут серые медведи гризли.

В нашей стране на территории Кроноцкого заповедника на Камчатке тоже есть место, которое называют "долиной смерти". Ее жертвами чаще всего становятся медведи, росомахи, многие мелкие животные, птицы.

Камчатская "долина смерти" расположена по соседству с известными геологическими и туристическими объектами Кроноцкого заповедника Долиной гейзеров и кальдерой вулкана Узон. Участок, где находят погибших животных (это в верховьях реки Гейзерной у подножия вулкана Кихпиныч),

занимает около двух километров в длину и метров 100–300 в ширину. Там много глубоких и корытообразных впадин. Местами видны выходы самородной серы. Растительности почти нет склоны покрыты многолетними снежниками.

Исследователи видят причину массовой гибели птиц и животных в образующихся здесь газах — углекислом и сероводороде. Вероятно, в отдельных случаях так и есть, особенно если животное попало в яму, из которой не выбраться. В ямах и впадинах на дне могут скапливаться удушающие газы.

Большинство погибших птиц и животных было найдено в районе небольшой впадины (50 на 100 метров). Однако из нее есть выход по руслу притока в долину реки Гейзерной. Как объяснить гибель крупных зверей медведей и росомах — в местах, из которых они свободно могли уйти? К тому же надо учитывать, что и сероводород и углекислый газ действуют медленно и только при высокой концентрации вызывают сильное отравление.

Но вот факт, который заставляет задуматься. Лесник Кроноцкого заповедника В. Николаенко видел, как медведь, съев мясо погибшего в "долине смерти" животного, вскоре и сам пал.

Вероятно, в Камчатской "долине смерти", кроме углекислого газа и сероводорода, есть и какие-то другие быстродействующие смертоносные газы. Можно предположить, что это цианистые соединения, скорее всего синильная кислота (цианистый водород) и ее легколетучие производные. Синильная кислота и ее производныеочень токсичные и быстродействующие отравляющие вещества. Они вызывают паралич дыхательного центра и смерть.

В ряде вулканически активных районов при исследовании высокотемпературных газов, выделяющихся из трещин, вулканов, были обнаружены цианистые соединения. Иногда в весьма значительной концентрации.

Камчатская "долина смерти" также лежит в зоне, где вулканические и поствулканические процессы протекают очень активно. Там проходит разлом, через который с больших глубин поднимаются горячие газовые струи.

Сотрудник Института вулканологии г. Карпов при исследовании состава приземного воздуха и газов, выделяющихся по трещинам на термальной площадке в районе "долины смерти", обнаружил фумарольные газы, то есть горячие, вулканического происхождения — сернистый ангидрид, сероокись углерода, сероуглерод. Образование цианистых соединений в районах активного вулканизма обычно связано с высокими температурами и выходами глубинных газов.

В 1982 году в газовых выделениях в "долине смерти" было обнаружено летучее соединение, содержащее циангруппу (вероятно, цианистый водород или хлористый циан). Кроме того, примеси цианистого водорода были обнаружены в газах, содержащихся в образце самородной серы, отобранной в "долине смерти" из серного бугра на площадке гибели животных.

Таким образом, тайна Камчатской "долины смерти", то есть причина гибели животных и птиц, попадающих туда, заключается, по-видимому, в том, что происходит отравление их (наряду с действием углекислого газа и сероводорода) летучими, высокотоксичными и быстродействующими цианистыми соединениями (синильной кислотой и хлористым цианом).

Тот факт, что синильная кислота и ее производные обнаружены в газовых выделениях в районах активной вулканической и термальной деятельности, позволяет высказать еще одно "Редположение. Суть дела в том, что Сильная кислота и некоторые ее производные могут служить исходным "Родуктом для образования амино^лот — основы живого белка. Та^м образом, не исключено, что реги°"bi с активной вулканической

ностью, а также места, подобные "долине смерти", в предбиологическое время могли быть именно теми точками на Земле, где происходил глубинный синтез соединений, способствовавших образованию белковых систем. То есть были теми местами, где впервые возникла жизнь на Земле. Это предположение несколько дополняет гипотезу, разрабатываемую в Институте вулканологии Дальневосточного научного центра Академии наук СССР, гипотезу о связи вулканизма и возникновения жизни на Земле.

КАМЕННЫЕ ГЛЕТЧЕРЫ

Горные страны изобилуют обломочным материалом: осыпи, каменные развалы, обвалы, ледниковые морены, валунные поля селевых выносов, каменные глетчеры… Происхождение большей части этих грубообломочных накоплений не вызывает сомнений и споров. А вот каменные глетчеры во многом остаются загадочными, особенно их происхождение.

Встречаются они в различных географических поясах — от Антарктиды до островов Шпицбергена. По внешнему виду каменный глетчер чрезвычайно похож на горный ледник, то есть глетчер. Отсюда и название. Но это лишь внешнее впечатление. На самом деле каменный глетчер состоит из камней и льда. Лед — внутри (не просто лед, а сцементированная льдом грубообломочная толща), а поверхностный слой толщиной в 2–4 метра состоит из крупных обломков горных пород.

Каменные глетчеры часто располагаются по соседству с ледниками.

60

следователи горных регионов до сих пор мало обращали на них внимания. И это главным образом потому, что каменные глетчеры часто принимают за ледниковые морены или за погребенные под обломками горных пород языки ледников. Большей частью их не отделяют от ледников и морен в особую форму рельефа.

Каменные глетчеры обычно имеют довольно внушительные размеры: длина сотни метров, иногда даже 3–4 километра, ширина-десятки и нередко сотни метров, иногда до 1–1,5 километра, толщина — 20–40 метров, иногда до 80-100 метров. Нижний край каменного глетчера представляет собой уступ с крутым (35–40 градусов) склоном. Фронтальный уступ, как правило, неустойчив: его склон постоянно осыпается, по нему трудно взобраться вверх. Поверхность самого каменного глетчера пологая, с небольшим уклоном (5-10 градусов), пересечена невысокими валами, напоминающими застывшие волны. В плане валы имеют серповидную форму. Это указывает на то, что каменный глетчер движется, но неравномерно: осевая часть имеет большую скорость, чем боковые. О том, что каменный глетчер находится в постоянном движении, указывает и характер фронтального откоса, который постоянно сохраняет «свежий» вид. Если бы откос стабилизировался, он стал бы зарастать, покрываться почвой и растительностью. И еще одно доказательство движения каменного глетчера: у подножий некоторых фронтальных откосов — собранная в складки дернина луга. Глетчер действует как бульдозер; собирает перед собой грунт в валки.

Существуют два основных представления о возникновении и развитии каменных глетчеров. Одни ученые считают, что они образуются, когда обломки горных пород с прилегающих крутых скальных склонов засыпают небольшие деградирующие ледники. Ледник оказывается погребенным под

ними. Наземный лед превращается в подземный. Лед, как известно, пластичное вещество, и он способен под на. грузкой менять свою форму, течь.

Другие ученые полагают, что каменные глетчеры могут формироваться без участия ледника, что они возникают из грубообломочных осыпей которые со временем насыщаются льдом и поэтому становятся подвижными начинают течь подобно леднику. Насыщение льдом скоплений обломочного материала возможно в условиях вечной мерзлоты. Вода, попадающая весной и летом в пустоты между обломками горных пород, замерзает в холодное время года, а в теплый период лед не успевает полностью растаять и от года к году накапливается. Осыпь или обвал превращается в ледокаменное тело, которое начинает передвигаться, течь. Активные каменные глетчеры движутся со скоростью от нескольких сантиметров до нескольких метров в год.

Возможно, что каменные глетчеры возникают и за счет погребения глетчерного льда, и за счет насыщения льдом. В природе, как известно, очень часто наблюдается конвергенция: разные причины порождают одинаковое следствие. Окончательно вопрос происхождения каменных глетчеров будет решен только тогда, когда накопится достаточно большой фактический материал об их внутреннем строении.

Ученым удалось несколько раз заглянуть внутрь каменных глетчеров Заилийского Алатау. Помогли селевые потоки, которые изредка подрезают фронтальные или боковые уступы каменных глетчеров. Тогда на какое-то время открывается его внутреннее строение. Удалось рассмотреть, что лед заполняет пустоты между обломками горных пород, что местами встречаются линзы и клинообразные скопления относительно чистого льда. Исследование структур круп' ных ледяных включений показало, что этот лед не остатки былого леднику

OH имеет вторичное происхождение, возник за счет многолетнего промерзания грубообломочных толщ осыпей, обвальных масс или моренных накоплений.

Конечно, эти наблюдения не исключают того, что возможно и другое формирование каменных глетчеров — захоронение языков обычных ледников. Может быть, такие разновидности каменных глетчеров удастся еще обнаружить.

Каменные глетчеры интересны и тем, что это надежные и долговременные кладовые больших масс подземного льда. Только в горах Казахстана и Средней Азии запасы льда (пресной воды) в каменных глетчерах составляют многие кубические километры.

ЧТО ТАМ, В ТУЧАХ НАД ВУЛКАНАМИ?

Могучий, низкий рокот растекался по окрестностям, из жерла внезапно проснувшейся огнедышащей горы взлетали ввысь и тяжело шлепались о землю куски раскаленной лавы. В туче пепла, обнимавшей небо, сверкали синие молнии, облако раскаленных газов ложилось на город, сжигая все живое…

Со времени гибели Помпеи память человечества хранит немало таких трагедий. И кажется невероятным выдвинутое уже в наши дни предположение ° том, что именно в страшных пеплово" азовых тучах над вулканами рождаются простейшие органические соедине^ — прародители жизни на Земле. "в весы всяческих «за» и «против» Ученые Института биохимии имени

А. Н. Баха АН СССР решили положить результаты эксперимента.

Принцип работы установки довольно прост — «вулканическая» газовая смесь поступает в реактор с пеплом снизу вверх. Пепел вскипает, и в этом бурлящем слое при температуре около 500 градусов начинаются химические реакции. К тому же между платиновыми электродами непрерывно пропускаются электрические разряды — своего рода подобие молний, сверкающих в тучах над вулканами. В результате ученые получают аминокислоты, пуриновые и пирамидиновые основания — «кирпичики» жизни. А из них можно построить более сложные органические соединения; белки и нуклеиновые кислоты. Но для этого нужно опуститься из облачных высей в глубь Земли.

Оказывается, наиболее благоприятным местом для небиологического синтеза сложной органики ученые считают не поверхность, планеты и даже не жерла вулканов, а глубины литосферы, земной коры.

Некоторые исследователи считают, что миллиарды лет назад ультрафиолетовое излучение Солнца было в сотни тысяч раз сильнее, чем предполагалось раньше. Значит, уже тогда на Земле мог существовать кислород, образующийся под воздействием радиации из воды и углекислого газа. Какой уж тут синтез органики — в атмосфере идут сильные окислительные процессы, да и радиация губительно действует на живое. Появилось сомнение в корректности прежних модельных экспериментов, которые проводились в бескислородных условиях.

И все же ни кислород, ни радиация не могли помешать синтезу органики в пеплово-газовых тучах над вулканом. Они действовали бы только на их периферии, не оказывая существенного влияния внутри. Конечно, «кирпичики» жизни могли через некоторое время рассыпаться, останься они в атмосфере или на поверхности планеты. Но,

сачиваясь с дождями на землю, они становились неуязвимыми для радиации и кислорода. К тому же органические соединения могут образовываться и непосредственно на больших глубинах — не исключено, что при участии минеральных катализаторов там образуются сложные биополимеры.

Для моделирования этих процессов в институте создали новую установку, воспроизводящую условия, аналогичные существующим в земных недрах. На ней получены пептидоподобные соединения — вещества, обладающие некоторыми свойствами белков.

Моделирование позволяет предположить, что в литосфере действительно могут образовываться биополимеры. Более того, не исключено, что такой процесс идет на планете постоянно — даже в наши дни. Условия там благоприятные — отсутствие кислорода, высокие давления и температуры, миграция водных растворов, наличие катализаторов.

Сейчас известны микроорганизмы, которые живут при температуре 250 градусов и давлении 265 атмосфер. Вполне возможно, что подобные существа образуются в глубинах Земли очень давно. За геологические эпохи эти организмы могли достичь определенной сложности. Не исключено, что первичная живая материя появилась именно в литосфере, а может быть, ее простейшие формы существуют там и на современном этапе эволюции.

ВДОХНУВ жизнь

В науке существует немало спорящих друг с другом гипотез о зарождении и эволюции жизни на Земле.

Но все они сходятся в одном: чтобы из неживой материи возникли сложные органические соединения, а затем и простейшие организмы, нужна была энергия в достаточных количествах. Кто был ее поставщиком? Солнце? Космические излучения? Вулканы? "Нет _ считают ученые. — Вдохнуть в неживую материю жизнь могли лишь… ядерные реакторы".

В результате совместных исследований югославские и мексиканские ученые пришли к выводу, что 2–3 миллиарда лет назад на Земле протекали ядерные реакции, подобные тем, что сегодня работают в реакторах атомных электростанций. В частности, один из таких природных «реакторов» находился в Африке на территории нынешнего Габона. Изучив соотношение изотопов урана-235 и урана-238 в породах, исследователи установили, что первого здесь значительно меньше, чем положено. А это свидетельствует о том, что он «сгорел» в ходе цепной реакции. И «реактор» постепенно перестал действовать. Но 3 миллиарда лет назад его тепло и жесткое гаммаизлучение вполне могли подтолкнуть эволюцию.

ЧИСЛА И ГЕОЛОГИЯ

Еще в школе мы привыкли с уважением относиться к числам. И это понятно: числа — важнейшее математическое понятие, без него невозможно что-либо количественно описать или исследовать. Было время, когда число вообще принимали за основу всего существующего. Пифагорейцы в ДРев' ней Греции считали, что и космос это число, и все вещи — числа, и ДУша

человеческая — число… И сегодня, когда новейшие математические выводы используются в исследованиях конкретных объектов, порою оказывается, что их арифметически-геометрическая структура играет не последнюю роль.

Вот, скажем, четные и нечетные числа. Какая между ними может быть принципиальная разница? Вроде бы никакой. Между тем если расположить в ряд все химические элементы в порядке возрастания их атомных номеров, то окажется, что элементы с четными порядковыми номерами слагают 87 процентов массы земной коры, а с нечетными-только 13 процентов…

Еще более удивительная закономерность проявляется, если выстроить "по рангу" ряд рудных месторождений, то есть в порядке убывания в них запасов полезного ископаемого, будь то ртуть, медь, алюминий или другой металл. Оказывается, произведение запасов месторождения на его номер в ранговом ряду — величина постоянная для данного ряда. Но ведь тогда, зная закон убывания, можно по известным залежам руды предположить о существовании еще не открытых? Этой научной проблемой занялись ученые Всесоюзного научно-исследовательского геологического института имени А. П. Карпинского. Проведя математический анализ, они, в частности, установили, что по наиболее крупному месторождению региона (геологической провинции) можно судить обо всех месторождениях в его пределах и даже обо всех ресурсах данного вида сырья в изучаемом районе. Причем если уже известные запасы провинции заметно превышают прогнозируемые на основе полученных уравнений, то геологи могут смело приниматься за поиски более крупного месторождения — оно обязательно должно быть в этом районе.

Почему же природа так «математизировала» процесс накопления полезных ископаемых, в частности металлических руд? Ответа пока нет.

ЗАГАДКИ "ЖИВОГО СЕРЕБРА"

Писатель-фантаст Иван Антонович Ефремов был выдающимся геологом участником многих экспедиций, работавших в Сибири, в Средней Азии, на Алтае. В одной из его алтайских экспедиций было открыто месторождение ртутной руды.

В рассказе "Озеро Горных Духов" И. Ефремов научно обоснованно описал, как над месторождениями ртути возникали «духи». Они появлялись, когда солнечные лучи освещали озеро и его берега, сложенные ртутной рудой киноварью. Ведь ртуть — летучее вещество, она быстро испаряется при повышении температуры. «Призраки» — сгущающиеся пары ртути. Ни один другой металл не испаряется так легко в лучах солнца.

Серебристо-белая, блестящая ртуть — единственный из всех металлов, который плавится не в калильном жару, а на довольно сильном морозе почти при минус 39 градусов Цельсия. При обычной (как мы говорим, комнатной) температуре ртуть существует в жидкой фазе. М. В. Ломоносов вместе с другим российским академиком И. А. Брандтом впервые получил в один из очень морозных дней декабря 1759 года твердую, кристаллическую ртуть. Ломоносов исследовал ее и обнаружил, что по механическим свойствам она удивительно похожа на свинец (так же хорошо куется).

На внешнее сходство ртути с серебром обратили внимание еще средневековые алхимики, назвавшие ее "живым серебром" за необычайную подвижность. Они же нарекли ее за это)

свойство «меркурием». Еще одно название ртути — "мать металлов". Она удостоилась его за странную способность создавать почти со всеми металлами своеобразные растворы-сплавы — амальгамы. Даже в золоте находили ртуть. Алхимики думали, что все металлы произошли из ртути. И хотя их попытки получить из ртути золото не увенчались успехом, им мы во многом обязаны пониманием различных физических и химических свойств ртути.

Загадки «меркурия» продолжают волновать ученых и по сей день. Это закономерности распространения ртути на Земле среди других химических элементов. Много "белых пятен" в геохимии ртути, о которой почти полвека назад родоначальник советской геохимии академик А. Е. Ферсман сказал, что она "полна загадок"…

Дело в том, что месторождения, об одном из которых рассказал И. Ефремов, сосредоточивают в себе лишь две сотые процента всей ртути, содержащейся в земной коре. Вся остальная ртуть рассеяна по планете в малых количествах. Где ее только нет! Даже во всех живых организмах она обязательно присутствует, поскольку ртутьодин из необходимых для поддержания жизненных процессов микроэлементов. Это очень малая доза всего миллионная доля процента (в больших количествах ртуть вредна). Ртуть широко используется в различных отраслях промышленности (электронике, металлургии, электрохимии), в сельском хозяйстве, медицине. Издавна применяется как краска самый распространенный из 32 встречающихся в природе минералов ртути — киноварь.

Вслед за А. Ферсманом изучением законов распространения ртути в нач*ви стране занимался член-корреспондент АН СССР А. А. Сауков. Вместе ^о своими учениками и последователями он открыл неизвестную прежде закономерность.

Оказалось, что вокруг месторождений многих металлов (не только ртутных руд) образуются ореолы повышенной «ртутности», в которых этого металла содержится в 10-110 раз больше, чем повсюду на Земле. При этом возрастание содержания ртути в породах ощущается за несколько сотен метров, а то и за километр до залежи той или иной металлической руды.

Конечно, это очень малые концентрации, и только сверхточная аппаратура способна определить присутствие ничтожных примесей вещества, «опознать» немногие атомы ртути среди миллионов чужеродных.

Металлы как бы притягивают ртуть, и она таким образом служит индикатором их месторождений, может сигнализировать о приближении к ним. Речь идет в первую очередь о рудах свинца, цинка, сурьмы, олова, золота. Многие другие руды (не только металлов) тоже являются концентраторами ртути. Причем даже такие, как нефть и газ. Значит, ореолы ртути вокруг различных минеральных залежей геологи могут рассматривать как существенную помощь при поисковых работах. Ко многим методам разведки полезных ископаемых добавился новый ртутометрический.

ВИБРОПРОСВЕЧИВАНИЕ ЗЕМЛИ

Для изучения глубоких недр Земли сейсмологи используют волны от землетрясений и взрывов. Но землетрясения происходят внезапно, и положение очага заранее неизвестно. Взрыв же изменяет структуру пород, и

66

ные опыты идут уже в иных условиях, а это затрудняет изучение.

Если же возбуждать сейсмические волны вибрационными источниками, которые посылают в Землю сигналы нужной продолжительности и формы, то появляется возможность вести регулярные систематические исследования строения земных недр и происходящих там процессов — без разрушения горных пород.

Метод вибропросвечивания Земли еще очень молод- он возник только в семидесятых годах нашего столетия. Еще отрабатывается и сам метод, и совершенствуются сейсмические виброисточники, однако уже сейчас получены интересные результаты, показывающие большие его возможности.

С одной стороны, это детальное изучение структуры больших и малых участков земной коры. Сеть станций в зависимости от расстояния между источниками колебаний и приемными пунктами может построить разрез блоков коры размером от 20–50 километров до 200–300 метров. Интересно, что виброисточники могут при этом снимать «картину» недр слоями с различной глубины, то есть действуют как медицинский томограф. Это позволяет довольно четко представлять себе расположение различных неоднородностей структуры недр, что облегчает поиск месторождений.

С другой стороны, сейсмические вибраторы — это мощные инструменты для изучения свойств горных пород, их поведения и деформаций, особенно в канун землетрясений. А это открывает новые перспективы для прогноза "подземных бурь".

ЕЩЕ ОДИН КЛОНДАЙК?

Не так давно на севере Финляндии вспыхнула "золотая лихорадка" — в небольшой речушке нашли блестки драгоценного металла. Однако старатели быстро остыли — на квадратном километре здесь удавалось намывать не более двух граммов золотых песчинок. Между тем куда больше золота можно добывать с той же площади — и не в глухомани, а в центре Европы. Это взялся доказать «старатель» с дипломом профессора Штутгартского университета О. Табасаран. Правда, свои поиски он начал с других редких металлов — серебра, ртути и кадмия. Для этого не надо было снаряжать экспедицию, стоило взять статистические справочники.

Электронные часы, портативные приемники и магнитофоны, автоматические фотокамеры и другая бытовая техника выпускаются огромными сериями. Все это снабжается «пуговками» или «пальчиками» — поработав с год, миниатюрные батарейки летят в мусоропровод. В ФРГ, например, за год свалки поглощают 40 миллионов «пуговиц» и 400 миллионов «пальчиков» таким образом теряется около 50 тонн ртути, 40 тонн кадмия и несколько тонн серебра. К этим металлам надо еще прибавить цинк, медь, олово, никель, литий — по сути дела, свалки превращаются в богатые рудники.

О. Табасаран разработал методы утилизации металлов из старых батареек — по его технологии уже получено около 400 килограммов кадмия и ртути. Начало скромное, но, как считают специалисты, особенно экологи,

обещающее — ведь эти металлы ядовиты. И не исключено, что есть смысл организовать сбор старых батареек, как, например, сдают сейчас макулатуру — выгода тут двойная.

А откуда на свалках золото? Оно попадает туда вместе со старыми ЭВМ, измерительными приборами, узлами АТС — ведь золотом покрывают контакты. Устарела машина — вместе с ней металл идет на свалку. А в одной тонне старых печатных плат около килограмма золота — в кубометре природных руд его значительно меньше.

Фирма «Энгельгардт» первой начала собирать в промышленных районах старые компьютеры и приборы. Когда скопилось более ста тонн таких трофеев, начались технологические эксперименты по извлечению золота.

Сначала компьютеры и приборы разбирают, удаляют проволоку, вынимают платы. На следующем этапе "золотоносную руду" измельчают и нагревают в печи, где сгорают полимеры и краски. Спеченную массу вновь дробят и подвергают магнитной сепарации, чтобы убрать железо. Затем окислившиеся цветные и драгоценные металлы разделяют с помощью ряда химических и термических процессов. Полученное сырье пригодно для гальваники, а после дополнительной обработки золото может пойти в кругооборот — на контакты новых ЭВМ.

Этот опыт — первая, но отнюдь не единственная ласточка. Аналогичные установки и предприятия создаются в Бельгии, Испании, Франции. Недавно французские специалисты с гордостью объявили о том, что получили первые 400 граммов золота из компьютерного лома.

Большой комбинат по переработке старых ЭВМ и приборов начал действовать в конце минувшего года в городе Галле. Применяемая в ГДР технология — кстати, она запатентована — имеет немалые преимущества. Здесь добывают из электронного лома не только драгоценные металлы, но

лезо, медь, свинец, цинк, олово-для этого обрабатывается буквально каждый проводок, каждая спайка.

Станут ли свалки новым Клондайком, покажет время, но уже первые опыты свидетельствуют: выбрасываемые в утиль ЭВМ, батарейки, приборы могут быть верным источником достаточно дефицитного сырья.

ГЛИНЫ И НЕФТЬ СУТЬ ВЕЩИ НЕСОВМЕСТНЫЕ?

Летом 1968 года в Западной Сибири, в районе Салым, произошло событие необычайное, оно не могло остаться незамеченным даже на фоне насыщенной неожиданностями жизни геологовнефтяников. И дело было не в том, что скважина под номером 12-Р дала фонтан нефти с рекордным дебитом, а в том, что нефть эта шла из глинистых (!) пород толщи, носящей название Баженовская свита…

В «классических» месторождениях нефть и газ содержатся в так называемых обломочных породах — песчаных, гравийных и тому подобных. Правда, в последние десятилетия запас «классических» нефтегазовых месторождений изрядно истощился. На помощь пришли залежи нефти и газа в карбонатных породах — известняках и доломитах. Поры, пустоты, трещины и каверны в этих породах также дают возможность нефти и газу скапливаться.

Но глина! Она всегда считалась надежным флюидоупором. Нефтегазовые залежи не уходят вниз, в глубины земли, или вверх, к земной поверхности, а, надежно запечатанные, ожидают прихода человека именно

68

даря тому, что их покрывают и подстилают глинистые горизонты.

Вот и глинистая Баженовская свита, залегающая на глубине около трех километров, рассматривалась лишь как своего рода помощница, обеспечивающая сохранность нефтегазовых залежей, которые в шестидесятых годах геологи искали в песчаных породах, лежащих и ниже этой свиты, и выше ее. Баженовская свита считалась помощницей весьма надежной. Ведь она распространена на значительной части западносибирской территории, на площади более миллиона квадратных километров. И мощность, то есть толщина свиты, обычно весьма основательная — несколько десятков метров.

Правда, кое о каких примечательных особенностях Баженовской свиты геологи знали еще до того, как была пробурена скважина 12-Р. Известно было, в частности, что глинистые породы этой толщи высокобитуминозны, Другими словами, в них содержится много органического вещества. И образование горных пород свиты большинство ученых представляет себе в основном почти одинаково. В юрский период, то есть примерно сто двадцать миллионов лет назад, на территории нынешней Западной Сибири находилось море. В то время климат здесь был теплый. В море во множестве обитали и растительные организмы. Но периодически наступали моменты их массовой гибели. Возможно, это происходило из-за вторжений холодной воды из соседнего Арктического бассейна. Погибшие организмы обогащали органическим веществом накапливавшийся на дне моря ил. В ходе геологической истории, по мере накопления многих сотен метров осадков, под воздействием высокого давления и температуры ил превратился в глинистую породу.

Минералогические исследования показали, что баженовские породы состоят из глинистых минералов, органического вещества, который придает им темную окраску, из кремнезема и

бонатов. Кроме того, в небольшом количестве имеется пирит и обломочный материал алеврит, то есть песчинки очень мелких размеров.

"СВОЯ" НЕФТЬ ИЛИ «ЧУЖАЯ»?

Высокое содержание органического вещества в породах Баженовской свиты еще задолго до бурения скважины 12-Р наводило многих геологов на мысль о том, что свита относится к числу так называемых нефтематеринских. Другими словами, принадлежит к горным породам — природным генераторам нефти. Но предшествующий опыт геологов-нефтяников всего мира свидетельствовал, казалось бы, о том, что нефть, будучи жидким, а потому весьма подвижным веществом, никогда не остается на месте своего образования. Ей, по всем канонам, следовало бы устремиться в вышележащие или нижележащие толщи.

Все это прекрасно знали геологи, работавшие на так называемой Салымской площади, где была пробурена скважина 12-Р. Поэтому сначала они решили, что работы произведены технологически недостаточно «стерильно». То есть при испытании скважины Баженовская свита плохо изолировалась от соседних нефтепродуктивных пластов. Однако результаты многих последующих испытаний опровергли эти предположения. Нефть шла, несомненно, из самой Баженовской свиты. Но в свите много прослоек песчаных пород. Может быть, нефтеносны именно они? Нет, керн, поднимаемый с «подозрительных» участков, не подтвердил и этого мнения.

Сейчас, когда в Западной Сибири пробурено большое число поисковых и разведочных скважин, нет сомнений, что в Баженовской свите, именно в ней самой, содержится нефть. На многих площадях зафиксирована промышленная нефтегазоносность. Тем не менее среди геологов, нефтяников, ученых нет единства в представлении о

роде этой нефти. Одни продолжают считать, что нефть проникла в толщу Баженовской свиты из нижележащих горизонтов по тектоническим разломам. Другие же считают, что нефть эта автохтонна, то есть она "своя, местная", образовавшаяся из органического вещества самой свиты.

Они считают, что нефтеносность в Баженовской свите «контролируется» температурой. Иными словами, нефтяные залежи в пределах свиты находятся в тех зонах, где температура не ниже 95 градусов. Значение температуры как главнейшего фактора нефтеобразования признается геологами давно. На Салыме исследователи установили точно: относительное содержание углеводородов возрастает в органическом веществе Баженовской свиты по мере увеличения температуры в пласте. Самое большое содержание углеводородов и промышленные залежи нефти приурочены к наиболее горячим зонам с температурой свыше 125–130 градусов.

В глинистых толщах, распространенных в недрах по всему земному шару, нефть содержится нередко, но в таких небольших количествах, что не только не имеет промышленного значения, а и извлекается-то из горных пород часто лишь лабораторными методами. Баженовская свита — первый случай, когда геологи натолкнулись на глинистые породы, в которых нефть и генерировалась, и, возможно, целиком осталась на месте своего образования. То, что нефть найдена вместе со своим материнским органическим веществом, подтверждает, по мнению некоторых ученых, «органическую» концепцию происхождения нефти, которой придерживается большинство геологов. И более уязвимой, соответственно, становится позиция «неорганистов». Вполне возможно, что дальнейшие исследования Баженовской свиты дадут еще много интересных сведений для совершенствования теории нефтеобразовачия.

ГУБКА С НЕФТЬЮ

Если придерживаться формальной логики, то следует ожидать, что эксплуатационники должны приступить к работе только после того, как геологи закончат разведку месторождения. В действительности, как говорится, возможны варианты. В таких новых и сложных случаях, как Салымское месторождение, нефтяники подключаются к работе раньше. На Салыме их особенно беспокоит одно обстоятельство. В момент вскрытия скважинами нефтяных залежей давление в них высокое. Но как только начинают отбирать нефть, оно падает чересчур быстро по сравнению с тем, как это бывает обычно в «классических» месторождениях. Казалось, что эксплуатационников на Салымском месторождении подстерегает неприятный сюрприз и им очень скоро после начала эксплуатации придется принимать какие-то "насильственные меры воздействия" на нефтяные залежи, заставляя их отдавать свою нефть. Для того чтобы заранее все проверить и выяснить, как долго будет длиться естественное фонтанирование, решено было начать пробную эксплуатацию. Сегодня ответ известен: несколько скважин беспрерывно дают нефть в течение десяти лет. Справедливости ради нужно сказать, что дают нефть далеко не все скважины. Поэтому беспокойство эксплуатационников до конца не рассеялось.

То, что глины могут в какой-то мере впитывать жидкость и содержать ее в себе, легко представить. Достаточно, скажем, кусок сухой, да еще растрескавшейся глины положить в воду и подержать ее там довольно долго. А вот чтобы жидкость двигалась, или, как говорят нефтяники, фильтровалась сквозь глину, такого на первый взгляд быть не может. Действительно, забейте глиной трубу и попробуйте пропустить через нее воду. Но факт остается фактом — раз из скважин изливается нефть, значит, она течет и внутри

Баженовской свиты, подобно тому, как и в обычных песчаных коллекторах. В чем же тут дело?

Директор Западно-Сибирского научно-исследовательского геологоразведочного нефтяного института Минэнерго РСФСР член-корреспондент АН СССР И. И. Нестеров назвал породы Баженовской свиты баженитами и образно уподобил эти породы губке, из которой нефть как бы выжимается в пробуренные скважины. Порам губки соответствуют в бажените миниатюрные полости, начиненные первоначально органическим веществом, которое под воздействием высокой температуры и давления перешло потом в нефть и газ.

Несколько иную модель коллектора предлагают ленинградские ученые Т. Дорофеева, С. Краснов и Б. Лебедев. По их представлениям, нефть в Баженовской свите содержится в порах глинистой породы. Когда-то эти поры, содержащие углеводороды, были изолированы друг от друга. В ходе геологической истории под влиянием значительного повышения температуры возникли микроканалы между этими порами, и они слились в единую проницаемую поровую систему. Тем самым нефть приобрела возможность перемещаться в породах, стала подвижной. Кроме того, горные породы Баженовской свиты рассечены трещинами. Нефть поступает в скважины сначала как раз из этих трещин. А потом уже и из поровой системы.

Не ясно пока, и как в целом выглядят залежи нефти в Баженовской свите. Но, пожалуй, большинство геологов склоняется к точке зрения, согласно которой залежи представляют собой огромные линзы диаметром иногда больше километра и толщиной в несколько десятков метров. Состоят эти линзы из тех самых проницаемых для нефти и насыщенных ею глинистых пород.

КАК СБЕРЕЧЬ ХРУПКИЙ КЕРН

Многие вопросы, которые стоят перед исследователями Баженовской свиты, можно было бы решить значительно быстрее, если бы удалось, что называется, воочию увидеть и изучить различными методами горную породу, перенасыщенную той самой «живой» подвижной нефтью. Но ее, к сожалению, так никто и не видел. Из самых интересных продуктивных слоев Баженовской свиты вместо керна поднимают на земную поверхность "каменную муку".

Буровики считают, что в непригодное для исследований состояние горная порода превращается по ряду причин. Разрушению способствует, во-первых, сам механизм отбора проб. Ведь вместе со всей колонной бурильных труб непрерывно вращается и керноприемник. Во-вторых, керн размывает циркулирующий по скважине буровой раствор. Он резко охлаждает горную породу, имеющую, как отмечалось, высокую температуру. И наконец, еще одна очень важная причина. На глубине около трех километров в условиях высокого давления нефть и газ находятся в горной породе в сбалансированном состоянии. Когда же кусок этой горной породы поднимают наверх, давление резко падает. Упругое расширение и выделение газа разрушают керн.

Есть ли промышленные запасы нефти в глинистых породах других свит и в других регионах, кроме Баженовской свиты Западной Сибири? Верный ответ на этот вопрос чрезвычайно важен. Ведь если, кроме гранулярных коллекторов и трещиноватых карбонатных пород, промышленные скопления нефти «запечатаны» в горных породах еще каких-либо типов, то какие прекрасные видятся перспективы!

Баженовская свита вызывает много споров среди специалистов. Такой свиты, сложенной подобными же глинистыми породами с залежами нефти, нигде на земном шаре больше нет,

говорят сторонники крайней точки зрения. Другие же склоняются к мнению, что в земной коре имеются горные породы с залежами нефти, подобные баженовским (хотя, может быть, и не в точности такие же).

В Советском Союзе есть толщи глинистых пород, сходные с баженовскими. Их немало. В качестве примера можно назвать хотя бы толщи глинистых пород Хадума в Предкавказье, Пиленской свиты на Сахалине, Куонамской свиты на Сибирской платформе…

Теперь, после того как найдены месторождения нефти в Баженовской свите, сфера исследований геологовнефтяников еще больше расширилась. Работы, как говорится, непочатый край.

РУДНИК ПЛАНЕТЫ

О происхождении железомарганцевых конкреций написано уже немало. И все же до сих пор ученые не пришли к единому мнению: как это при таком ничтожном содержании марганца и железа в морской воде (тысячные и десятитысячные доли миллиграмма в литре) формируются грандиозные запасы руд в сотни миллиардов тонн в виде камней, лежащих на морском дне? Объяснения выдвигались всякие. Тут и химическое осаждение железа и марганца непосредственно из морской воды, и деятельность подводных вулканов, и микробиологическое осаждение рудного вещества… Однако все эти представления, как правило, были слабо обоснованы с физико-химической стороны. Особенно загадочно образование конкреции именно на границе раздела "донный осадок — вода", будто там

существует некий геохимический барьер. Изучением этого барьера и решили заняться исследователи из МГУ. И тут выяснились удивительные вещи.

На океанское дно постоянно осаждаются продукты жизнедеятельности морских организмов. На глубине четырех-шести тысяч метров — там, где обнаруживают железомарганцевые конкреции, — поток органического углерода составляет около 0,2 грамма на квадратный метр в год. Зная скорость накопления осадков-1-3 миллиметра за тысячу лет, можно подсчитать, сколько должно содержаться в них органического углерода: 5-10 процентов. Между тем в «слежавшемся», консолидированном осадке углерода всего 0,2–0,3 процента. В чем тут дело? Органические соединения, считают ученые, «сгорают», окисляются в тонком, всего в несколько миллиметров, поверхностном слое, то есть на границе раздела «вода-осадок». Значит, здесь идут интенсивные химические процессы.

Как же они связаны с образованием конкреций? Упрощенно это можно представить так. Придонная вода обладает окислительными свойствами, а тонкий поверхностный слой — восстановительными. При прохождении через него осадочного материала железо и марганец переходят в подвижные водорастворимые формы и, диффундируя затем в придонные воды, окисляются и превращаются в твердые соединения. Такой цикл: "осаждениерастворение — новое осаждение" повторяется многократно, обогащая раз за разом осадочный материал. Так в нем и накапливаются железо и марганец.

Вроде бы механизм ясен… Однако выдвижение научных концепций, объясняющих загадочное происхождение железомарганцевых конкреций, продолжается. Вот еще одна, разработанная в Геологическом институте АН СССР. Авторы основывают ее на том, что минимум относительной вязкости морской воды приходится на

72

бины 5–6 километров, где как раз и сосредоточено больше всего конкреций. Это благоприятствует диффузии тяжелых металлов, их потоку, накоплению на поверхности твердых частиц — гидроокислов марганца. Таким образом, полиметаллические конкреции образуются за счет поглощения тяжелых металлов из морской воды. Особая роль при этом отводится так называемым главным ионам (натрия, магния и другим).

Как видим, общепринятой точки зрег ния на механизм образования железомарганцевых конкреций пока нет. И интерес ученых к этому уникальному природному явлению по-прежнему велик. Скоро ли появится его окончательное объяснение?

МЕТАЛЛЫ ИЗ ВОДЫ

Купаясь в море, вы вряд ли задумывались о том, что плаваете в растворе цветных и благородных металлов. А ведь в каждой тонне морской воды содержится до миллиграмма таких элементов, как цинк, никель, кобальт, медь и даже серебро. Немного, конечно, но ведь океан велик.

Чтобы получить эти металлы обычными способами, необходимо дорогое оборудование и много электроэнергии. К тому же их запасы в недрах земли далеко не безграничны, а потребность в цветных и благородных металлах возрастает с каждым годом. А что, если получать их из морской воды — ведь это практически неисчерпаемый источник сырья?

Разработанный метод извлечения ценных микрокомпонентов из

ской воды позволяет довести концентрацию металлов в ней до нескольких граммов на литр. Такие установки уже работают на дальневосточных теплоэлектростанциях. В них поступает морская вода, используемая для охлаждения перегретого пара. В зависимости от металла, который надо получить, раствор пропускают через различные сорбенты. В результате двухступенчатого процесса концентрация металлов в растворе увеличивается в миллион раз. Пока производительность установки невелика. Но не надо забывать, что речь идет об очень редких и дорогостоящих металлах — рубидии и стронции. Расчеты показывают, что их себестоимость уже сейчас сопоставима с той, которая получается при обычных способах добычи. А в будущем извлечение редких металлов из морской воды станет, по-видимому, экономичнее, чем добыча из руды.

ОЛЕДЕНЕНИЕ АНТАРКТИДЫ, ИЛИ ЧТО СЧИТАТЬ КАТАСТРОФАМИ В ИСТОРИИ ЗЕМЛИ

В первой половине XIX века среди геологов и биологов получили широкое распространение взгляды о медленном и постепенном развитии природы Земли. Эти взгляды пришли на смену "теории катастроф" Жоржа Кювье. За огромные периоды геологического времени постепенно поднимались горы и так же постепенно реки день за днем размывали их. Примитивные организмы усложнялись, пока через длинную вереницу предков не возник наконец человек. Постепенно заполнялись пробелы в геологической летописи, и

стройная картина развития Земли была уже близка к завершению. Казалось, что сбывается предвидение основоположника научной геологии Чарлза Лайеля, сделанное еще в 1830 году: "Порядок в природе, с самых ранних периодов, был однообразен в том смысле, в каком мы считаем его однообразным и теперь, и надеемся, что он останется таковым и на будущее время".

И все-таки катастрофы были! Даже после самых полных и подробных исследований в целом ряде случаев не удалось проследить плавного перехода от одних условий к другим. Несколько раз признаки резких изменений отмечались одновременно в пределах всей Земли. На протяжении последнего миллиарда лет наибольшее значение имели четыре великие катастрофы — 650, 230, 65 и 35 миллионов лет назад.

Первая из них была связана с самым большим в истории Земли оледенением. Его следы найдены на всех материках, кроме Антарктиды, которая и теперь покрыта ледниками и поэтому плохо изучена. Есть признаки оледенения и в экваториальных районах. Могут возразить материки движутся, и те районы, которые сейчас находятся на экваторе, когда-то были вблизи полюсов. Но теперь научились определять широту древних материков. Оказалось, что Шотландия и Белоруссия, где обнаружены ледниковые отложения с возрастом около 650 миллионов лет, в то время находились на экваторе. Значит, ледники тогда доходили до экватора. До этого Солнце давало тепла на несколько процентов меньше, чем теперь. Но в атмосфере было гораздо больше углекислого газа, и парниковый эффект согревал Землю. В океанах появились растения (синезеленые, а потом и «настоящие» водоросли), они потребляли и разлагали углекислый газ и, "съев собственное одеяло", довели Землю до почти полного оледенения. В результате многие

водоросли вымерли, и «одеяло» постепенно восстановилось.

Вторая катастрофа произошла 230 миллионов лет назад, вскоре после еще одного крупного оледенения. Оно не было всемирным и охватывало только полярные и часть умеренных широт Южного полушария. С оледенениями, как теперь доказано, связана засушливость климата. Вода океанов поступала в огромные заливы, окруженные пустынями, и испарялась в них. Соли выпадали в осадок. Один из таких заливов находился на востоке ВосточноЕвропейской равнины. Соль уходила из океана, вода же в ходе своего великого круговорота возвращалась в него. В результате соленость вод океана сильно понизилась. Не все морские организмы смогли пережить это. По некоторым данным, вымерло 97 процентов организмов, обитавших до этого в морях и океанах. Наземной фауны и флоры катастрофа не коснулась.

Шестьдесят пять миллионов лет назад произошло самое загадочное событие в геологической истории. Внезапно вымерли динозавры и другие гигантские рептилии, господствовавшие до этого более ста миллионов лет. Вместе с ними вымерли заселявшие моря аммониты, белемниты и многие виды микроскопических организмов. Предложены десятки гипотез, объясняющих вымирание, но среди них нет ни одной, которая была бы убедительной, с точки зрения всех или хотя бы большинства исследователей. Теорию вымирания динозавров еще предстоит создать.

В мезозое, когда жили динозавры, на всей Земле господствовал теплый климат. Вода на поверхности океанов и в полярных районах имела температуру 15, а иногда и 18 градусов. Примерно такие же условия господствовали и в начале кайнозоя — "века млекопитающих" — до 35 миллионов лет назад. Но потом очень быстро, почти мгновенно (в масштабах геологического времени это «мгновенье» длилось около ста тысяч лет) температура

75

^г

всюду снизилась на несколько градусов. В тропиках стало холоднее, чем теперь, а в умеренных и полярных широтах после похолодания температура была все-таки гораздо выше современной.

ПРИЧИНЫ ПОХОЛОДАНИЯ

До недавнего времени об изменениях температуры судили главным образом по остаткам животных и растений. На похолодание указывало вымирание теплолюбивых видов. Но всегда можно было сказать, что в прошлом организмы жили в иных условиях, чем теперь, а вымирание связано не с похолоданием, а с чем-нибудь другим. Теперь найдены «термометры», которые позволяют более объективно судить об условиях прошлого. Определяют изотопный состав кислорода, входящего в состав древних организмов. Кроме наиболее распространенного изотопа с атомным весом 16, существует еще изотоп с атомным весом 18 — так называемый тяжелый кислород. Но в остатках древних организмов содержание тяжелого кислорода меняется в зависимости от температуры воды, в которой они обитали. Кислородный термометр показал, что около 35 миллионов лет назад произошло именно похолодание, а не какое-либо другое изменение среды обитания.

Что было причиной похолодания? Существует множество гипотез. Первая из них — гипотеза об уменьшении светимости Солнца. Но астрофизики против — ни Солнце, ни похожие на него звезды не могут резко изменить светимость. Она не уменьшается, а очень медленно и постепенно растетпримерно на один процент за 100 миллионов лет. Некоторые ботаники предположили, что внезапно изменился наклон земной оси. Специалисты по небесной механике отказываются даже обсуждать такую гипотезу, она кажется им совершенно нелепой.

Нельзя ли объяснить похолодание тем, что "прохудилось одеяло"

ли — уменьшился парниковый эффект ее атмосферы? Для этого в ней должно было уменьшиться содержание углекислого газа. Оно зависит от того, как быстро потребляют углекислый газ растения. Чем пышнее растительность, тем выше фотосинтез и тем меньше содержание углекислоты в атмосфере. Но при похолодании растительность становится менее пышной, и содержание углекислоты в воздухе растет. Парниковый эффект сдерживает похолодание, вызванное другими причинами.

Может быть, Земля «переоделась» в другую, более светлую одежду? Ведь и мы, чтобы спастись от жары, переодеваемся в белое. Белые поверхности отражают солнечные лучи. Чтобы Земля приобрела большую белизну, должны появиться обширные ледники, морские льды и снежные поля. Они появляются только при низких температурах. Увеличение альбедо (отражательной способности) может поддерживать похолодание, но не может быть его причиной.

До 35 миллионов лет назад снега и льда, вероятно, не было нигде, кроме высоких гор. Но полярные широты получали столько же солнечного тепла, сколько они получают его теперь. Откуда же бралось дополнительное тепло? Зимой льды бывают в Азовском море, но юго-западная часть Баренцева моря никогда не замерзает. Это объясняется тем, что к северным берегам Европы подходит теплое течение. Может быть, 40–50 миллионов лет назад оно было более мощным? Увы, и это объяснение не подходит. Когда-то между Скандинавией и Гренландией вообще не было моря. Пятьдесят пять миллионов лет назад они стали медленно отодвигаться Друг от друга, и только около 30 миллионов лет назад установилось глубоководное сообщение между Норвежско-Гренландским и Полярным бассейнами. Моря, через которое мог бы течь древний Гольфстрим, не было!

Океаны и атмосфера Земли образуют единую климатическую машину. Расположение материков Северного полушария не создавало условий для теплого климата Арктики. Но положение спасало Южное полушарие. Австралия тогда находилась гораздо южнее и образовывала единый материк с Антарктидой. С ним соединялась Южная Америка — пролива Дрейка не было. В таких условиях теплые течения, вызванные восточными ветрами в субтропических широтах, поворачивали на юг вдоль восточных берегов Южной Америки и Австралии и достигали Антарктиды. В ее пределах господствовал довольно теплый климат и росли леса из южного бука. Именно через Антарктиду из Америки в Австралию проникли сумчатые, многие представители растительного мира и даже пресноводные ракообразные. Два огромных водоворота в Южном полушарии — один в Тихом, а другой в Атлантическом и Индийском океанах — утепляли умеренные и полярные широты. Тепла было так много, что его хватало и на обогрев Северного полушария.

55 миллионов лет назад Австралия стала медленно отодвигаться к северу. Но между ней и Антарктидой еще долго существовал перешеек, а потом пролив был узким и неглубоким. Только 35 миллионов лет назад южнее Австралии возникло мощное океаническое течение, подгоняемое западными ветрами. Это в корне изменило климатические условия всей Земли. Два водоворота Южного полушария слились в один. Теперь от юго-восточных берегов Южной Америки (все еще связанной с Антарктидой) воды океана совершали почти кругосветное путешествие вблизи берегов Антарктиды, югозападных берегов Южной Америки и поворачивали на север. Далее вдоль экватора их гнали уже восточные ветры. Через широкий и глубокий пролив между Австралией (хотя она и отодвинулась от Антарктиды, но находилась

гораздо южнее, чем теперь) и ЮгоВосточной Азией течение проникало в Индийский океан, потом поворачивало на юг, и… цикл повторялся.

ЛЕДНИКИ ПОКРЫВАЮТ АНТАРКТИДУ

На далеком и холодном юге за время долгого пути воды успевали сильно охладиться. Потом охлажденные воды проникали в тропические широты и охлаждали также и их. Похолодание вызвало рост ледников в Восточной Антарктиде. Названия Восточная и Западная Антарктида условны. В сущности, любая часть этого материка будет северной по отношению к Южному полюсу. Но европейские путешественники обычно шли к Антарктиде через Атлантический океан. Для них ее более изрезанная часть, примыкающая к Южной Америке, находилась на западе, а основная, более массивная часть, — на востоке. Если мысленно снять современный ледяной покров, то Западная Антарктида превратится в архипелаг островов, Восточная же все-таки останется материком.

Для роста ледников нужно, чтобы снег, выпадающий за зиму, не успевал растаять летом. Снега становится все больше и больше, постепенно он под тяжестью вышележащих слоев превращается в лед. Накопившись большими массами, лед начинает течь, подобно лаве (но гораздо медленнее). В горных долинах движутся потоки льда, на равнине же образуются огромные ледниковые щиты и купола с относительно крутыми краями и плоской серединой, похожие на караваи. Эта аналогия не случайна — ведь тесто приобретает форму каравая по тем же гидромеханическим законам, по которым лед приобретает форму купола. И тесто, и лед можно рассматривать как очень вязкие жидкости.

В центре Восточной Антарктиды находятся горы Гамбурцева. Теперь они погребены подо льдом. Горы обнаружили, измерив толщину ледника.

На вершинах гор Гамбурцева ледники могли возникнуть еще до начала похолодания. Когда температура снизилась, ледники заняли уже весь горный массив. Над ним образовалась холодная воздушная масса, которая охлаждала окружающую местность. Чем больше становились ледники, тем лучше были условия для их дальнейшего роста. Очень быстро (конечно, в геологическом смысле), всего за несколько десятков тысяч лет, ледники заняли всю Восточную Антарктиду и достигли ее берегов. Но они почти нигде не спускались в море и почти не порождали айсбергов.

Появление ледникового щита площадью 10 миллионов квадратных километров оказало огромное влияние на климат и многократно усилило первоначальное похолодание. Льдом было покрыто семь процентов всей поверхности суши. Начал выпадать снег, появились морские льды. Огромные белые поверхности отражали солнечные лучи. В результате на всей Земле стало холоднее — не только в Южном, но и в Северном полушарии. Похолодание сопровождалось усилением засушливости — именно в это время образовалась пустыня Сахара.

Рост ледников вызвал также снижение уровня океана. С его поверхности постоянно испаряется вода, но столь же постоянно она возвращается обратно — та влага, которая переносится воздушными течениями на сушу, потом по рекам снова стекает в океан. Но когда растут ледники, снег, выпадающий на них, не возвращается в океан, а идет на строительство ледников: объем воды, связанной в ледниках, как бы вычитается из объема океана. 35 миллионов лет назад уровень океана упал примерно на шестьдесят метров. В результате обширные мелководья превратились в сушу. Море ушло с большей части Восточно-Европейской равнины и из Западной Сибири.

Резко изменилась растительность. До начала похолодания пальмы росли

вплоть до побережья Карского и Охотского морей. Когда стало холоднее, они сохранились только в южной части Восточно-Европейской равнины, в Средней Азии и в районе Владивостока.

Но самые важные изменения претерпел животный мир. До 35 миллионов лет назад были широко распространены многобугорчатые — мелкие зверьки, похожие на грызунов, но имевшие совершенно иное внутреннее строение. Они вымерли, и им на смену пришли грызуны. Вымерли древние хищники и древние копытные, вместо них началось развитие современных хищников и копытных. Огромное значение имеют изменения в отряде приматов. До 35 миллионов лет назад были распространены только лемуры и долгопяты низшие приматы. Теперь лемуры встречаются на Мадагаскаре, в остальной же тропической зоне большая их часть вымерла с началом похолодания. На смену лемурам пришли обезьяны.

Итак, основные черты окружающей нас природы сложились 35 миллионов лет назад в результате начала оледенения Восточной Антарктиды. Оледенение было причиной, но не было первопричиной. Все, как мы уже знаем, началось с разделения Австралии и Антарктиды и перемещения Австралии к северу.

ДОЛГИЙ ПУТЬ ПРИРОДЫ ЗЕМЛИ

35 миллионов лет назад возникли только основные черты современной природы, но она еще была не очень похожа на то, что мы наблюдаем сегодня. Земле предстоял долгий и сложный путь. Движение Австралии к северу продолжалось; около 20 миллионов лет назад закрылся глубоководный пролив, отделявший ее от Юго-Восточной Азии (мелководные проливы там существуют и теперь). Экваториальное течение Тихого океана, до этого проникавшее в Индийский океан, повернуло на юг вдоль берегов Австралии и стало обогревать умеренные широты

78

Южного полушария. На севере установилось наконец глубоководное сообщение между Норвежско-Гренландским и Полярным бассейнами, и в него проникли теплые воды. И на севере, и на крайнем юге произошло потепление.

Увы, оно было недолгим. 25 миллионов лет назад от Антарктиды начала отодвигаться Южная Америка. 12–14 миллионов лет назад пролив между ними стал уже достаточно широким и глубоким. Через пролив Дрейка стало проходить Южное круговое течение, опоясывающее Антарктиду. Вновь резко уменьшился водообмен между тропическими и умеренными широтами Южного полушария. В полярных широтах похолодало, в тропиках же стало теплее туда уже не попадали холодные воды с юга. Именно тогда возникли современные климатические контрасты, когда в одних местах страдают от жары, а в других — от холода. Ледники Антарктики увеличились-они заняли также Западную Антарктиду.

Похолодание в умеренных широтах вызвало усиление засушливости. Именно тогда, около 12 миллионов лет назад, возникли степи на юге ВосточноЕвропейской равнины. По степям Евразии и саваннам Африки бродили стада гиппарионов — трехпалых родственников лошадей, переселившихся из Америки по сухопутному «мосту», существовавшему на месте современного Берингова пролива. На юге Азии и в Африке распространились рамапитеки, которых можно считать нашими прямыми предками. Их рост был невелик — примерно метр, но они уже ходили на двух ногах.

Около трех миллионов лет назад ледниковые щиты появились в Северном полушарии. Они покрыли Гренландию, Исландию и сушу, которая была на месте Баренцева моря. С новым похолоданием и усилением засушливости связано возникновение новых родов животных — слонов, быков и лошадей. В Восточной Африке австралопитеки

(потомки рамапитеков) стали охотиться, применяя первые каменные орудия, — они превратились в людей.

Около миллиона лет назад оледенение охватило умеренные широты Северного полушария. У края ледника господствовали очень холодные и сухие степи, в них паслись мамонты и волосатые носороги. Ледники то наступали, то отступали вновь. На один из периодов наименьшего развития ледников падает наше время.

Не приведет ли признание резких изменений к каким-нибудь неверным выводам? Ведь в начале XIX века некоторые считали, что после каждой катастрофы следует новый "акт божественного творения". Сам автор "теории катастроф" Жорж Кювье не писал ничего подобного. По его мнению, опустевший материк заселяли животные, пришедшие из других мест. Как они появились там, Кювье не уточнял. О "божественном творении" писали некоторые ученики Кювье, стремившиеся согласовать его взгляды с религиозной идеологией.

Как же обстоит дело сегодня, когда в справедливости эволюционной теории никто уже не сомневается? Теперь доказано, что многие организмы, внезапно появившиеся после катастрофы, в действительности существовали и до нее, но были очень редкими или встречались только в отдельных, ограниченных районах. Когда погибали "хозяева Земли", прежние парии выходили на авансцену геологической истории. Они быстро размножались, широко расселялись и становились новыми "хозяевами Земли". На первых порах не было организмов, которые могли бы освоить все пригодные для жизни условия. Это давало толчок к быстрой эволюции…

Обезьяны, например, существовали^: до последней катастрофы, но были го- 1 раздо менее распространены, чем ле-, i муры. Не исключено, что, если бы теп-.S лый и влажный климат сохранился, ле-^ муры господствовали бы и теперь. По- ^ холодание во много раз увеличило ско- ^

80

рость эволюции. Великие катастрофы — это, в сущности, революции в развитии органического мира. Без них он развивался бы гораздо медленнее.

В связи с этим вспоминаются слова знаменитого английского естествоиспытателя XVII века Вильяма Гарвея: "Не хвалить, не порицать — все трудились хорошо". Когда-то сторонники Жоржа Кювье и Чарлза Лайеля ожесточенно спорили между собой. Теперь же ясно, что были правы и те и другие. И медленное и постепенное развитие, и катастрофы объясняются естественными причинами.

Последняя великая «катастрофа» связана с началом оледенения Антарктиды. Не случится ли новая катастрофа, если потепление, вызванное деятельностью человека, приведет к таянию ледников и подъему уровня океана на 70 метров? Взгляд в прошлое показывает, что "всемирного потопа" не будет. Ведь 20–30 миллионов лет назад объем ледников б^л уже близок к современному. В то время в умеренных и полярных широтах господствовал довольно теплый климат. Ледниковый щит Восточной Антарктиды подтаивал по краям, но не уменьшался в размерах на его поверхность выпадало гораздо больше снега, чем теперь.

Предстоящее потепление также приведет к обильным снегопадам. Крупнейшие ледниковые щиты могут в результате этого даже увеличить свою толщину. Они будут давать меньше айсбергов и немного подтаивать по краям, но не уменьшатся в объеме до тех пор, пока объем таяния не превысит объема снеговой воды, ежегодно получаемой ледниками. Чтобы это случилось, нужно потепление на 10–12 градусов. Только после этого ледники Антарктиды начнут распадаться, а уровень океана расти. Но о таком потеплении в обозримом будущем речи не идет. При меньшем потеплении уровень океана может даже немного снизиться в результате увеличения толщины антарктических ледников.

6 Эврика-86 f

От обезьян, широко распространившихся 35 миллионов лет назад, произошел человек разумный. Если человечество оправдает это высокое звание и будет действовать разумно, последняя великая «катастрофа» не превратится действительно в катастрофу.

МИР НАШ ПОДЛУННЫЙ

Отчего один год на другой не похож — то наводнение, то засухи? Как бы предвидеть погоду? Долгое время думали, что на земной климат влияет Солнце, точнее, его активность. И действительно, влияет. Но есть и другие, порой более существенные причины. Например, засушливые сезоны в районе Скалистых гор и на Среднем Западе США случаются в среднем через 18 лет и 7 месяцев, это никак не связывается с одиннадцатилетним солнечным циклом активности, зато точно совпадает с лунным. Именно с такой периодичностью колеблется плоскость лунной орбиты относительно земного экватора. Такие же колебания климата должны наблюдаться в других районах земного шара, имеющих сходное географическое положение, — в Китае и Северной Индии. Ученые проанализировали архивные записи о погоде за период с 1470 по 1974 год: им не удалось обнаружить солнечных циклов, а лунные данные описываются лучше всего. Такой же вывод можно сделать, изучив периодичность индийских муссонов. По-видимому, "пробным камнем" для этой гипотезы может стать засуха, которую специалисты предсказывают на начало девяностых годов.

дать увеличения осадков. При понижении температуры засушливость сохранится и даже возрастет.

ПОТЕПЛЕНИЕ К ОСАДКАМ

Предполагается, что в первой половине следующего века под влиянием антропогенного вмешательства на Северном полушарии средняя температура может измениться на величину от 0,5 до 2 градусов Цельсия, причем как в сторону повышения, так и в сторону понижения. Как поведет себя в этих ситуациях климат Средней Азии и Казахстана, где постоянно возрастает недостаток влаги?

За последние 8000 лет, как известно, среднегодовые температуры воздуха в Северном полушарии изменились примерно в тех же пределах. В связи с этим возникло предположение, что в прошлом можно найти аналоги будущих перестроек климата.

Исследования, выполненные на географическом факультете МГУ, позволили определить некоторые закономерности изменения климата в Средней Азии в зависимости от общеевропейских климатических изменений. Высокой прозрачности атмосферы и общему потеплению в приатлантическом секторе Евразии (в период от 950 до 1800 года) соответствовала более высокая влажность Средней Азии и Запада Казахстана. А средней и низкой прозрачности и похолоданию в Европе отвечало иссушение в зоне степей и пустынь.

Таким образом, если климатические тенденции средних веков повторятся и оправдаются прогнозы о потеплении климата в Северном полушарии хотя бы на 0,5–1,0 градуса в ближайшие десятилетия, то в западных районах Средней Азии и Казахстана можно

ВИХРЬ

ПРОТИВ ГРАДА

Оригинальный вариант градобойного устройства разработали специалисты они предложили стрелять в тучу волной газов, образующихся после взрыва смеси ацетилена с кислородом. Ствол «миномета» — труба высотой более 4 метров — рассчитан так, что кольцо газа, поднимаясь вверх, все время расширяется и постепенно приобретает форму многоэтажной воронки. Ее верхний край, встречаясь с тучей, может достичь диаметра в 3 километра. Сначала воронка встряхивает облако, в котором идет кристаллизация градинок. Вибрация нарушает весь процесс кристаллизации. Но ударные волны газов несут в себе еще и ионы. Они дополнительно как бы бомбардируют холодные частицы облака. Зерна льда теряют устойчивость и выпадают вниз в виде мелкого снега.

ЧИТАЯ КНИГУ ПРИРОДЫ

Метеорологи считают, что климатические изменения время от времени повторяются, подчиняясь

ным законам. Зная их, можно с высокой точностью составлять долгосрочные прогнозы. Поэтому ученые стараются накопить больше статистического материала, тщательно собирая все записи наблюдений погоды. Как показали недавние исследования, помочь им в этом могут деревья. Годовые кольца сосендолгожителей, растущих в субальпийской зоне, являются своеобразной книгой, где записаны климатические изменения за несколько тысяч лет. Эти деревья плохо переносят холод, и в сильные морозы в их древесине образуется слой ослабленных клеток толщиной в человеческий волос. «Морозные» кольца хорошо различимы при небольшом увеличении. Как утверждают ученые, по ним можно установить время сильных извержений вулканов, наступление похолодания, вызванного выбросом в стратосферу большого количества пыли и газа. Например, природные летописцы точно занесли в память следы известного катастрофического извержения вулкана Этна в Сицилии в 44 году до нашей эры.

ВУЛКАНЫ И КЛИМАТ

Измерения векового хода спектральной прозрачности атмосферы за 1880–1980 годы выявили, что в периоды, совпадающие с моментами мощных вулканических извержений, атмосфера мутнеет. Недавно были получены данные о влиянии продуктов извержения на химический состав и структурные характеристики стратосферы.

Мощное газопылевое облако вулканического происхождения быстро распространяется в воздушной массе и

ступает в стратосферу, формируя там аэрозольный слой с меняющимися оптическими и структурными характеристиками.

Измерения выявили также большое время жизни (0,8–1,5 года) стратосферного вулканического облака, которое активно влияет на планетарный радиационный теплообмен и климат. Это влияние ведет к похолоданию земной поверхности и тропосферы.

Содержащийся в тропосфере водяной пар задерживает идущее от Земли тепло, из-за чего создается парниковый эффект, но из-за похолодания эффект этот снижается, от полюсов ледовый покров расширяется в направлении к экватору, что, в свою очередь, по принципу обратной связи увеличивает похолодание. Расширению ледяного покрова способствует и усиление влагообмена в системе океаны — континенты атмосфера. Климат континентов активнее реагирует на усиление вулканической деятельности, нежели океаны, поскольку теплообмен здесь происходит быстрее.

Пульсации вулканической активности могли быть одной из причин изменений климата, в частности, нарастания или отступления ледяного покрова в прошлые эпохи.

СЮРПРИЗЫ ВУЛКАНА

Сегодня уже не вызывает сомнения, что миллионы тонн пыли и газов, выброшенных в атмосферу вулканом Эль-Чичон, заметно повлияли на климат и погоду в Северном полушарии. Но не только капризы погоды осложнили жизнь авиаторов. Вдруг стали мутнеть и покрываться микротрещинами

пластиковые иллюминаторы пассажирских самолетов. Когда поступили данные со спутников атмосферного слежения, стало ясно, что и в этом виноват вулкан. А точнее, выброшенные им серосодержащие газы. Прореагировав в атмосфере с водяными парами, они превратились в серную кислоту, которая и вытравливает микротрещины в пластике. Для пассажиров это явление не представляет опасности. Но, чтобы часто не менять помутневшие стекла, специалисты спешно ищут способы их защиты.

ПУСТЫНЯ

ПОД КОНТРОЛЕМ

На земном шаре пусчыни занимают 22 процента суши и в ряде районов склонны расширять свои пределы. Так, южная граница Сахары в последние годы отодвигается на юг километров на 10 ежегодно. Причины видят в плохой ирригации, нерациональном использовании пастбищ, слишком интенсивном земледелии и т. д. Проблема приняла глобальный характер, привлекла внимание ООН, родился термин опустынивание.

В нашей стране засушливые (аридные) зоны занимают 14 процентов территории (около 300 миллионов гектаров), главным образом в Средней Азии. За их поведением наблюдает ряд научных учреждений во главе с Институтом пустынь АН Туркменской ССР, который разработал целевую программу профилактики опустынивания. В нее входят комплексное экономическое изучение пустынь, их охрана и рациональное использование. Важную часть этой программы

тавляют наблюдения пустынь из космоса. Такие наблюдения открыли новые возможности для изучения крупномасштабных процессов опустынивания его форм, динамики, связи между отдельными процессами. Районы, где в результате деятельности человека уничтожается растительность, выглядят на космических снимках светлыми пятнами: круглыми-около колодцев, ферм, населенных пунктов, вытянутыми — вдоль дорог, газопроводов и других коммуникаций, крупными площадками неопределенной формы — вокруг городов, оазисов и т. д. Космические снимки фиксируют также движение песков, пылевые бури и другие подобные явления, причем нередко только по таким снимкам и можно судить о масштабах этих явлений.

Космические и другие дистанционные методы позволяют контролировать состояние атмосферы над пустыней — ее газовый состав, степень загрязненности — и при этом четко отличать природные загрязнения от антропогенных. Анализ спутниковой информации обнаружил трансконтинентальный перенос аэрозоля пустынь из Сахары в Атлантику и в Америку, из Центральной Азии в Тихий океан.

Наблюдения из космоса позволяют также контролировать антропогенные изменения в районах Аральского моря, залива Кара-Богаз-Гол и других.

Мощным средством борьбы с опустыниванием стал Каракумский канал: он обеспечил орошение громадных площадей, подверженных прежде засухам, способствовал зарастанию и закреплению подвижных песчаных массивов и т. д.

Советские ученые видят одну из своих задач в том, чтобы путем международного сотрудничества передать накопленные знания и опыт другим странам, подверженным опустыниванию.

84

плотины

ПОД ЗЕМЛЕЙ

Подземные воды есть везде — даже в пустынях. Но, если они «залегают» на большой глубине, растения на поверхности все равно страдают от засухи. Можно, конечно, поднять их наверх с помощью насосов. Но у таких систем орошения очень низкий коэффициент полезного действия: большая часть воды быстро уходит обратно глубоко в землю. Поэтому специалисты института Фундаментпроект предложили принципиально новую, весьма экономичную мелиоративную систему.

Принцип действия ее очень прост. Представьте себе цветочный горшок. Для выращивания в нем растений нужно очень мало воды — она практически вся потребляется ими. Новая система-это тоже своего рода цветочный горшок, но увеличенный во много раз. Суть ее состоит в том, что водоносные горизонты как бы перекрываются с помощью подземных плотин так называемых противофильтрационных завес, которые строятся вблизи рек или других водоемов. В результате в грунте, как и в реке, когда ее перекрывают, поднимается уровень подземных вод.

Чтобы избежать другой крайности — заболачивания орошаемой территории, в системе предусмотрен дренаж, позволяющий точно регулировать уровень воды в образующемся "подземном водохранилище". Это водохранилище способствует и более эффективному использованию атмосферных осадков.

Системы с подпорным регулированием уровня подземных вод во многих случаях позволят обойтись без строительства дорогостоящих плотин.

ТАЙНА ЗАТЕРЯННОГО МИРА

"В яркий солнечный день уже с расстояния 100–120 километров хорошо различается колоссальный горный массив. Его отвесные стены, словно стальные щиты, блестят в лучах солнца. Они кажутся отполированными, как зеркальная поверхность, тем самым еще больше усиливая впечатление своей неприступности и грандиозности. Верхняя часть массива тонет в облаках, которые причудливо клубятся, непрерывно меняя очертания. Эта зыбкая, словно призрачная, картина создает настроение таинственности и загадочности". Так писал один из путешественников о расположенном в самом центре латиноамериканской сельвы у границы Венесуэлы с Бразилией скалистом плато Ла-Неблина. Рассказы о необычных животных, племенах, которые якобы там встречаются на каждом шагу, подтолкнули в свое время писателя А. Конан Доила на создание захватывающего романа "Затерянный мир".

Недавно из этого мира вернулась большая первая группа ученых, которая на протяжении целого года исследовала загадочное плато.

— Писатель оказался провидцем, — говорит координатор экспедиции венесуэльский ученый Ч. Кариас. — По оценке специалистов, на Неблине сосредоточено около 80 процентов неизвестных науке и не встречающихся больше нигде на земле видов животных, растений. Подобных мест на планете практически уже не осталось. Открытие этой горной страны величайшая научная сенсация нашего времени.

— Полюбуйтесь хотя бы на эту красавицу, — вступает в разговор руководитель американской группы ученых Р. Диамид и показывает маленькую, чуть больше спичечного коробка лягушку. Ее тело покрыто блестящими розовыми волосками. На остренькой мордочке выделяются два огромных глаза-телескопа, которые с любопытством изучают окружающий мир. Чемто это земноводное создание неуловимо напоминает нашу мышь, но никак не лягушку.

— Все известные современной науке экземпляры, — с восхищением продолжает ученый, — откладывают яйца в воду. Там их оплодотворяет самец. Затем из яиц появляются головастики, которые превращаются в лягушат. Эта же лягушка откладывает яйца прямо… в землю и затем, словно курица, высиживает их. Спустя положенный срок из яиц появляются уже «готовые» лягушата. До сих пор на земле не было обнаружено столь своеобразных представительниц этого вида.

…Исследование таинственного плато даже в наше время связано с большими трудностями и немалой опасностью для жизни. Попытки проникнуть сюда были предприняты еще в прошлом веке. В 1854 году английский ботаник Р. Спрайс побывал на подступах к горной стране. Однако до самой Неблины не добрался, Неизвестные тропические болезни, ядовитые змеи, хищные звери, враждебное отношение со стороны индейцев, которым явно не понравилось вторжение на их земли чужестранцев, заставили экспедицию повернуть назад. Позже на штурм Неблины отправлялись и другие группы исследователей, но все они неизменно терпели крах.

С тех пор здесь мало что изменилось. Время, кажется, обошло стороной этот своеобразный заповедник природы. Помня о печальном опыте предыдущих экспедиций, венесуэльские ученые тщательно подготовились к изучению загадочного мира Ла-Неблины. В разных местах плато разбито

сять лагерей. Они расположены на значительном удалении друг от друга с таким расчетом, чтобы можно было охватить исследованиями как можно большую территорию. В лагерях может находиться одновременно до 250 ученых.

Для участия в экспедиции были приглашены ботаники, зоологи, геологи, этнографы. Главный организатор всех исследований — Венесуэльский центр развития физических, математических и естественных наук.

Как же встретил затерянный мир ученых? Своими впечатлениями делится Ч. Кариас:

— Живя где-то в большом городе, трудно себе представить, что на планете сохранились еще такие нетронутые, дикие места. В этих краях опасность получить змеиный укус, быть атакованным кайманом или пираньями подстерегает человека на каждом шагу. Нет отбоя от комаров и других насекомых. От их укусов зудит все тело. Эти кровопийцы не хотят считаться с достижениями современной химии, они не реагируют на отпугивающие средства.

Главная жизнь затерянного мира кипит у подножия массива по берегам рек. Здесь можно встретить ленивцев и муравьедов, броненосцев и тапиров, опоссумов и широконосых обезьян. В реках огромное количество различных рыб. О насекомых, птицах не приходится и говорить. Их такое множество, что сначала просто теряешься от неожиданности. Животные этого мира почти не боятся человека. Ведь мы здесь первые представители людского рода, и обитатели сельвы относятся к нам как к равноправным членам, без всякой боязни, испуга. Поразительно, что гдето на земле еще возможны такие отношения между человеком и природой.

Но стоит немного углубиться в сельву, как тебя окружает тяжелая, липкая сырость, густой застойный воздух, мрачная тишина.

— Под стать природе и климат, — продолжает рассказ ученый. — На

мом плато большой перепад дневных и ночных температур. В результате невыносимая жара внизу, у подножия массива, и холод, постоянно моросящий мелкий дождь с пронизывающим ветром — наверху. Густые облака, закрывающие верхнюю часть плато, конденсируют водяные пары, которые сливаются в многочисленные ручьи и с шумом несутся вниз.

Еще одна необычная черта здешнего климата — повышенная солнечная радиация. Понятно, что все эти климатические особенности оказали весьма своеобразное воздействие на эволюцию растений и животных.

— Например, мы заметили такое явление, — вступает в разговор Р. Диамид, — птицы, живущие наверху, на плато, намного тяжелее своих собратьев, так сказать, нижнего этажа. Видимо, это связано с тем, что во время ночных холодов, сильных ветров птицам с большей массой легче удерживать тепло… Не исключено, что свою роль сыграла в этом и повышенная солнечная радиация. Она же, видимо, послужила причиной возникновения новых разновидностей рыб-гигантов, которых на плато обнаружено великое множество.

Мы встретили здесь также летучих мышей и змей, которых не можем пока классифицировать, так как им нет аналогов в мире. Один из наиболее любопытных экземпляров — скорпион, питающийся исключительно муравьями. Нельзя налюбоваться на гусениц, имеющих необыкновенно красивую расцветку. Среди других находок можно назвать огромных тарантулов, цикад без крыльев. Вероятно, на большой высоте, где дуют пронизывающие, холодные ветры, выжили лишь те виды, которым нет надобности летать.

Но, пожалуй, самая большая удача выпала на долю ботаников. Они обнаружили огромное количество растений, нигде до сих пор невстречающихся, которые питаются только насекомыми. Дело в том, что из здешней

вы ручьями и дождем почти полностью вымыты перегной и минеральные соли. Поэтому растения извлекают из нее лишь воду. Все остальные питательные вещества они получают из своих жертв — насекомых и даже мелких птиц.

Найдено целое семейство растений, главное оружие которых в борьбе за существование — кристально чистая, без вкуса и запаха жидкость, обладающая необыкновенной вязкостью. Словно капельки росы, она маняще поблескивает на листе. Насекомое подлетает, чтобы напиться. Малейшее прикосновение к жидкости — и оторваться уже невозможно. Лист быстро сворачивается, и растение приступает к трапезе.

Каким же образом этот удивительный уголок природы сохранил свое богатство, нетронутость до наших дней? По мнению ученых, плато Ла-Неблина относится к таким участкам суши, которые никогда не опускались под воду. Другие природные катаклизмы и катастрофы, по-видимому, тоже обошли стороной этот массив. Совершенно вертикальные склоны, уходящие вершинами в поднебесье, полностью изолировали Неблину от внешнего мира. Здесь не обнаружено никаких следов человека и никаких естественных подходов, по которым сюда можно было бы добраться. Лишь птицы имеют связь с внешним миром. Все остальные обитатели Неблины проходили процесс эволюции в совершенно обособленных условиях.

Путешествие в затерянный мир ЛаНеблины — крупнейшая научная акция нашего времени. По своей значимости ее можно сравнить лишь с экспедицией Чарлза Дарвина на Галапагосские острова. Первые результаты исследования плато показывают, что мы стоим на пороге больших открытий, которые позволяют человечеству узнать много нового о развитии животного и растительного мира нашей планеты.

88

ГЕНОХРОНОЛОГИЯ: ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ

Если мы оглянемся и всмотримся в окружающий нас мир, то увидим необозримое многообразие материальной и духовной культуры современных народов, разнообразие форм общественных отношений. Все это "уцелело и дошло до нас" из разных времен прошлого и представляет собой материализованное историческое время. К этому можно добавить еще не только изменения в природе, оставленные прошедшими поколениями, но, пожалуй, и нас самих. В нас самих заключен такой же реальный след и результат прошедших этапов исторического процесса. Яснее всего это можно представить, обратившись к генам, носителями которых мы являемся. Каждый из нас — обладатель уникального, никогда не существовавшего ранее и неповторимого в будущем сочетания генов. Но что касается самих генов, то они — много крат повторенные копии предковых генов тех людей, что прошли по Земле до нас в неизвестные нам времена. За эти времена могли неоднократно возникнуть и исчезнуть (и действительно возникали и исчезали) культуры и целые культурные миры, племена, народы, государства, цивилизации — все, что представляет сегодня предмет исторического познания. Исторический процесс, как бы затухая в одном месте, разгорался в других областях ойкумены. Но что касается генов, то цепочка, по которой они передавались из поколения в поколение, не прервалась — иначе бы не было нас, вглядывающихся в мир и

должающих строить его. Хотя передача генов в поколениях сугубо биологический процесс, судьбы генов неотделимы от судеб их носителей участников и творцов исторического процесса. Вместе со своими носителями гены вовлекались в ту жизнь, "что бушевала…", и оказывались своего рода свидетелями исторических событий прошлого.

Теперь обладателями генов, прошедших горнило истории, являемся мы, современные поколения. Разве не заманчиво заставить говорить этих до сих пор немых, а точнее, неслышимых, свидетелей прошлого?

Но как совершить генетическое путешествие в прошлое? Как прочитать время, отсчитываемое нашими генами?

Прежде всего необходимо изучить эти гены, из десятков и сотен тысяч которых каждый выполняет свою, не дублируемую другими генами, жизненно важную функцию в организме. Современная генетика человека располагает такой возможностью. И, пожалуй, сегодня на Земле нет народа, гены которого, хотя бы частично, не были бы изучены.

Изучение имеет недолгую историю и коснулось лишь немногих — нескольких десятков — конкретных генов. И тем не менее итоги его впечатляющи: даже по этим немногим генам обнаружено огромное разнообразие популяций человека. Точно так же, как каждый человек на Земле уникален по сочетанию генов в генотипе, так и каждая популяция оказалась уникальной по сочетанию частот генов в ее генофонде. Точно так же как (при всей генетической уникальности каждого человека) люди с той или иной степенью родства имеют большее или меньшее генетическое сходство, так и популяции, связанные общностью происхождения (или сближенные общей исторической судьбой), при всей своей

кальности оказываются более генетически близкими благодаря тому, что или сохранили, или приобрели общие гены. Все это генетическое разнообразие мы наблюдаем одномоментно, развернутым в географическом пространстве. Но ясно, что на формирование такого разнообразия ушло время, то самое историческое время, которое потребовалось для формирования самих современных народов со всем калейдоскопическим разнообразием их культур. Вот и попытаемся определить это время.

Принцип расчета будет такой. Допустим, мы располагаем методом, позволяющим заменить пространственные координаты генетического разнообразия популяций координатой времени. Я думаю, для читателя не так важна математическая процедура трансформации, как то, каков ее принцип. Этот принцип обратимости пространства и времени (а в нашей конкретной задаче — географии и истории) емко сформулировал французский географ и историк культуры Элизе Реклю: "География по отношению к человеку не что иное, как История в пространстве, точно так же, как История является Географиею во времени".

Итак, от генетического. разнообразия популяций, развернутого перед нами историей в географическом пространстве, попытаемся перейти к развертке этого разнообразия во времени, в котором протекала сама история. Иными словами, попробуем решить следующую задачу: сколько должно пройти поколений, чтобы между первым и последним возникли наблюдаемые сегодня генетические различия? Конечно, для этого необходимо знать, как связано время с накоплением генетических различий, то есть в каком темпе оно происходит. У генетики есть ответ.

Единица времени, значимая с генетической точки зрения, — это поколение. Судьбы генов в поколениях различны. Ген может быть передан — или

не передан — в следующее поколение, передан в большем или меньшем числе копий или же передан в измененном мутацией состоянии, то есть в виде нового гена с новой функцией и собственной судьбой, как-то связанной с судьбой его носителя. В любом случае ключевым остается то, смог ли какой-либо ген просуществовать в течение поколения, обеспечив жизнеспособность своему носителю — человеку, то есть обеспечив ему полноту естественного и общественного бытия, а себе — возможность быть переданным в следующее поколение тому или иному числу новых поколений.

Итак, естественная генетическая единица времени — поколение, и смена поколений-это ход часов, отмеряющих время течения генетических процессов.

Продолжительностью поколения как генетической категории считается период между двумя актами самовоспроизведения генов. Для каждого вида эта величина постоянна и определяется биологией их носителей — от нескольких часов или дней у одних видов до нескольких лет и даже десятков лет у других.

А для вида гомо сапиенс? Так вот, оказалось, что генетическая продолжительность его поколения — также величина постоянная. Не буду останавливаться на технологии подсчета (она, кстати, не очень сложна), скажу лишь о совершенно неожиданном факте, выявленном этим подсчетом: по достаточно большому числу обследованных нами семей у жителей Москвы, эвенков Сибири, чукчей и эскимосов Чукотки среднестатистический промежуток времени между нарождениями новых поколений составляет 25–26 лет.

Проверка этих данных совместно с зарубежными коллегами подтвердила выявленную закономерность: если за точку отсчета взять средний возраст родителей при появлении у них первенца, то к какому бы кругу народов и культур они ни принадлежали,

93

няя продолжительность этапа "генетической эстафеты" составляет 25–26 лет. В таком темпе происходит нарождение новых поколений у папуасов Новой Гвинеи и жителей Москвы, пигмеев Конго, армян и эскимосов, чукчей и литовцев, у алеутов Командорских островов и уйгуров Средней Азии, народов Приморья и монголов… Даже не углубляясь в историю и этнографию этих народов, легко представить себе, сколь разные исторические пути из древности в современность ими пройдены, а генетические часы каждого из них идут с одинаковой скоростью.

А мы в таком случае имеем возможность, отталкиваясь от современных генетических различий между популяциями, совершить путешествие во времени к тому исходному моменту, когда этих различий еще не было (ибо еще не произошло то историческое событие, которое и положило начало раздельному самостоятельному развитию разных частей единой исходной популяции).

Такова механика работы нашей генетической машины исторического времени. Поскольку такое путешествие во времени предпринимается впервые и нет полной уверенности, что с помощью современных генов мы попадем в отдаленные исторические времена, совершим это путешествие по маршруту, где заранее расставлены вехи исторических событий в жизнь той или иной популяции, тех или иных народов древности. Выбор пунктов на этом маршруте не имеет никакой системы, да она и не важна, коль скоро вас интересует сама возможность такого путешествия, а не порядок осмотра достопримечательностей прошлого. Составляя этот маршрут, я руководствовался тремя соображениями: личными научными интересами к определенному географическому региону и населяющим его этносам; наличием данных о генетике этих народов и наличием достаточно надежных датировок тех событий, которые положили

ло генетическому их развитию. В том, чего я коснусь, не будет ни исторической, ни этнографической или иной системы. Единственный упорядочивающий момент — время свершения событий в порядке от недавних времен к древним.

На крайнем северо-западе Монголии проживает небольшая этническая группа — хотоны. Как этнос они начали формироваться около двухсот пятидесяти лет назад, когда во время войн джунгаров пленные-выходцы из узбеков, казахов, уйгуров и других народов Средней и Центральной Азии — были поселены в этом уголке Монголии с тем, чтобы наладить в этой скотоводческой стране земледелие. Перенесенные со своей родины навыки к земледелию в иной окружающей этнической среде были постепенно утрачены, но новая этническая общность — хотоны — все же возникла. После революции в Монголии хозяйство хотонов претерпело реорганизацию. Их земледелие оказалось столь малоэффективным, что в 1934 году специальным постановлением хотоны были переориентированы на новый для них тип хозяйства — скотоводство, земледелие же сохранилось лишь в виде огородничества. Это повлекло полную реорганизацию всей популяционной структуры хотонов, в том числе структуры брачных связей, а значит, и миграций генов. Как видим, цепь, связывающая события с возможными генетическими последствиями, здесь очень коротка. Запомним дату-1934 год. Генетически хотонов исследовал наш монгольский аспирант Ж. Батсуур в 1978 году, что и послужит точкой обратного счета генетического времени.

В связи с историей хотонов я уже упомянул уйгуров. Это древний народ Центральной Азии с весьма трудной исторической судьбой, знавший эпоху своей гегемонии в этом районе мира,

расцвета культуры, собственную письменность, но истощивший силы в борьбе с иноземными захватчиками. Один из актов этнической трагедии происходит в семидесятых годах прошлого века, когда в последнем рывке к независимости и сохранению уйгуры примкнули к всколыхнувшему императорский Китай восстанию дунган.

Дунгане — еще одно национальное меньшинство Китая, также испытывавшее притеснения и преследования. Дунгане и уйгуры в этом восстании потерпели сокрушительное поражение. В поисках спасения уйгуры и дунгане отдельными группами и семьями устремились из разных районов Китайского Туркестана (ныне Синьцзян-Уйгурский автономный район КНР) через горные перевалы и ущелья в среднеазиатские пределы России. Русским пограничникам было дано указание, пропустив беглецов, закрыть границу перед преследовавшими частями китайской армии. Все это происходило с осени 1870 года по 1881 год, когда граница была окончательно закрыта. Но и после этого, до 1884 года, продолжалось просачивание мелких групп беженцев. В Средней Азии им были отведены территории для поселения. Часть уйгурских и дунганских семей поселилась в Ферганской долине, где сто лет спустя, в 1970 году, их современные поколения, образовавшие несколько популяций, были изучены нашим аспирантом-уйгуром X. Каримовым, сотрудником Андижанского мединститута. Итак, датировка описанных событий — 1870–1884 годы, а начало обратного отсчета времени-1970 год.

Из конца прошлого века переместимся в его начало. Тогда в число территориальных владений России входила огромная страна, известная как Русская Америка, простиравшаяся от Аляски на севере до Калифорнии на юге, куда входили и Командорские острова, лежащие между Алеутской грядой и Камчаткой. Они не были обитаемы ни в древности (по данным

хеологической разведки), ни в момент их открытия при кораблекрушении экспедиции Беринга в 1741 году, ни позднее, вплоть до 1826–1829 годов, — здесь были лишь временные стоянки русских промысловых артелей, добывавших песца и морского зверя и возвращавшихся с добычей на Камчатку. В документах Российско-Американской компании сохранилось одно яркое свидетельство необитаемости островов в начале XIX века. С одного из кораблей Российско-Американской компании сообщалось, что в 1812 году с острова Беринга ими был снят один русский, оставленный там своей артелью на год охранять добытые шкуры, которые не могли увезти с собой, да забытый на целых три года. Так эта русская робинзонада определенно указывает, что и в 1812 году Командоры все еще были необитаемы.

Наконец было решено основать там постоянное поселение, которое служило бы стоянкой для судов — единственной связи Русской Америки с Россией. На Командорские острова было решено переселить алеутов с Алеутского архипелага. Осуществлял этот проект Ф. Литке во время кругосветной экспедиции на военном шлюпе «Сенявин» в 1826–1829 годах. Этими годами и датируются два исторических события: Командорские острова перестали быть необитаемыми, а в составе народов России появился новый народалеуты. Их генетическое исследование было проведено автором вместе с сотрудниками кафедры и Института антропологии Московского университета В. Шереметьевой и И. Перевозчиковым в 1970 году, то есть спустя без малого полтора столетия.

Далее в глубь времен — разрыв в тысячу триста лет, и следующая группа народов — это тюркоязычные тувинцы, тоджинцы и тофалары в Саянах. Напомню, что ныне тюркские языки распространены от Колымы на северо-востоке до Босфора на юго-западе Евразии. Но родина их — в Алтае-Саянском

нагорье и прилегающих районах Монголии. Время появления тюрков на исторической арене зафиксировано в летописях.

Первое письменное упоминание о тюрках относится к 518 году. И в нем уже встречаются этнонимы «теле» и «тубо», которые и сегодня звучат в названиях народов Алтая и Саян — теленгиты, телеуты, телесы и тубалары, тофалары, тувинцы.

В период 626–659 годов погибли две тюркские империи — Западный и Восточный Каганаты, между которыми Саяны составляли как бы северный пограничный район. Выход из-под центральной регулирующей власти дал начало самостоятельному независимому развитию тюркоязычных народностей на северной — сибирской — окраине Внутренней Азии. Будем считать, что это произошло в названный период, в 626–659 годах.

В конце жизни Чингисхана (умер он в 1227 году) монголы покорили саянских тюрков. Владычество монголов в Саянах длилось с XIII по XVI век. По указанию еще Чингисхана были созданы золотые прииски в самом центре земли тофаларов. Прииски действовали и многие века спустя, пока не оказались сведенными на огромной площади все леса, пошедшие на костры для разогрева меозлой земли в штольнях. И поныне Э1от район на расстоянии дня пути полностью лишен леса, а тофалары, чье традиционное хозяйство базировалось на охоте и оленеводстве, и сейчас обходят его. Так возникла экологическая граница между тофаларами по разные стороны зоны золотых приисков. Итак, попытаемся отыскать в генах современных тофаларов след событий, связанных с монгольскими завоеваниями Саян. Остается добавить, что генетическое исследование саянских тюрков было проведено автором со студентами Московского университета в 1964 году, то есть спустя 500–300 лет со времени названных событий.

^ Эврика-86

Углубимся в прошлое еще на тысячелетие и переместимся на Дальний Восток, в Приморье, где ныне проживают тунгусо-маньчжурские народности — удыгейцы и нанайцы — рыболовы и охотники по традиционному укладу. Их всего несколько сот человек в двух поселках. Однако за той картиной демографии и быта, которую застали русские ученые, — длительная и насыщенная событиями история этих народов, восстановленная советскими исследователями и проконтролированная по древним хроникам. Первые отрывочные сведения об этих племенах восходят еще ко 11 тысячелетию до нашей эры, а с середины 1 тысячелетия до нашей эры они становятся более регулярными в хрониках. Еще позднее они приобретают известность как создатели Золотой империи чжурчженей, а затем государств Мохэ и Бохай. В конечном счете все они потерпели поражение в борьбе с Древним Китаем, а затем и с монголами. У современных потомков этих блестящих предшественников все еще сохраняется элемент преемственности в материальной и духовной культуре. Так, в одном из мифов на космогонические темы повествуется, как однажды на небе вспыхнуло сразу десять солнц, испепелив на Земле все живое и расплавив саму Землю. О том, след какой космической или земной катастрофы хранит этот миф, едва ли уместно строить догадки. Но не менее интересен вопрос: когда возник миф, рассказываемый сегодня?

На это можно ответить более определенно, поскольку древние китайцы узнали о нем не позднее 111 века до нашей эры, так как в то время он уже был отражен в китайской поэзии. Вот отрывок из стихотворения "Призывание души" Цюй Юаня, жившего в то время:

Восточной стороне не доверяйся — Там великаны хищные живут И душами питаются людскими. Там десять солнц всплывают в небесах И расплавляют руды и каменья, Но люди там привычны ко всему…

Итак, первое тысячелетие до нашей эры (не позднее 111 века), а скорее первая половина или середина этого тысячелетия — вот последняя историческая веха на нашем пути генетического путешествия в историю. Остается добавить, что генетическое исследование тунгусо-маньчжурских народностей Приморья было проведено в 1970–1973 годах нашей аспиранткой В. Ворониной из Владимирского медицинского института.

…И результаты «проверки» истории генетикой, сведенные воедино, выглядят почти неправдоподобно.

Генетический календарь показал, что у хотонов переход от земледелия к скотоводству произошел в 1936 году, постановление о таком переходе было принято в 1934-м. Как мы помним по историческим данным, дунгане и уйгуры переселились из Китая в течение 1871–1884 годов; генетика дала 1870–1886 годы. Исторически зафиксированное заселение алеутами Командорских островов колеблется в пределах между 1826 и 1829 годами генетические часы показали 1827 год. Исторические летописи дают трехвековой разброс для даты «рассечения» золотыми приисками земли тофаларов (XIII–XVI века) — генетический календарь указал на 1420 год. По историческим данным, начало самостоятельного этногенеза восточносаянских тюрков приходится на период 626–659 годов; наши данные дают цифру 640. Начало этногенеза тунгусо-маньчжуров Приморья генетический календарь определяет VI веком до нашей эры, как бы уточняя принятую историками более осторожную датировку: VI 1-V века до нашей эры.

Теперь, спустя более двух десятилетий с начала наших исследований, мы прекрасно понимаем, что работа, по сути дела, только началась. И на пороге стоят новые проблемы, в том числе

связанные с такими глобально-научными, как философское осмысление исторического времени, диалектическая взаимосвязь социального (история социумов) и биологического (генетическая история) в общей истории человечества. Но, думается, можно говорить о том, что генохронологическая шкала времени — реальность этой истории. Конечно, те несколько примеров, которые мы привели, — это слишком мало. Хотя, с другой стороны, радиоуглеродная датировка «утвердилась» по анализам всего лишь семи органических остатков, историческое время которых было известно заранее. Но дело даже не только в этом.

Мы с самого начала понимали, что над всеми нашими выводами будет витать неизбежный вопрос. Ход генетических часов, может быть, и впрямь достаточно точен, но когда они были «заведены»? Что, если эти часы не раз останавливались и не раз запускались заново? Можно ли экстраполировать вырисовавшуюся закономерность на всю историю человечества, начиная с древнекаменного века? И мы «опустились» в палеолит. Археологами зафиксировано одно переломное для генетической истории событие в жизни палеолитических племен Сибири — «открытие» ими Америки, когда, следуя за стадами мамонтов, они пересекли тот условный меридиан, который сегодня разделяет два острова Диомида. До тех пор, пока Сибирь и Америка еще не были разделены Беринговым проливом, не были разделены и генетические судьбы предков современных коренных народов Сибири и Америки. То есть их генетику можно исследовать в принципе так же, как мы исследовали тофаларов, вычисляя время появления "приисковой границы". Иными словами, наши расчеты должны указать время, когда одни остались навсегда «сибиряками», другие же стали — тоже навсегда — «американцами». По нашим расчетам, это произошло 26 (rb2,5) тысячелетий

назад. Археологически установленный рубеж появления человека по ту сторону будущего Берингова пролива — 25 (+3,4) тысяч лет назад!

Я проследил лишь хронологическую сюжетную линию истории о генах и истории. Это равносильно тому, что в своде исторических летописей мы интересовались бы лишь упоминаемыми в них датами каких-либо событий, но не изложением самих событий. Однако природа — наша собственная генетическая природа по крайней мере — ведет не только счет годам жизни народов на Земле. В принципе можно уже сейчас предположить, что в летописи генетической, уж коли она «сохранила» даты, записаны и описания событий. Во всяком случае, по многим проблемам этногенеза первые достаточно надежные расшифровки таких записей уже получены.

ЖИЗНЬ

ИЗ ПРОБИРКИ

В апреле 1984 года в одном из медицинских центров Мельбурна родилась девочка "из пробирки"; ее матери была трансплантирована оплодотворенная яйцеклетка, которая до этого два месяца хранилась в замороженном состоянии. Это сообщение комментирует заведующий лабораторией Института молекулярной генетики Академии наук СССР, доктор биологических наук, профессор К. Газарян.

Стремление помочь женщинам, страдающим бесплодием, всегда составляло одну из важнейших задач медицины и биологии. Но реальный шаг к ее решению был сделан лишь шесть лет назад, когда английские врачи

тоу и Эдварде отважились на решающий эксперимент. У пациентки Лесли Браун, которая до этого безуспешно перенесла несколько традиционных операций, они изъяли яйцеклетку и оплодотворили семенем мужа. Затем в пробирке — в специально созданной питательной среде — ей дали развиться до трехдневного зародыша, после чего возвратили в организм матери. И в положенный природой срок на свет появилась светловолосая Луиза Браун.

Вопреки опасениям врачей у новорожденной не было никаких отклонений от нормы. Луиза чувствовала себя хорошо, росла и развивалась как большинство детей. Этот успех вдохновил медиков на новые операции. И сегодня в мире растут уже несколько сот детей, появившихся на свет, образно говоря, "из пробирки". В частности, в результате подобной операции у Луизы Браун появилась младшая сестра.

На фоне этой предыстории операция австралийских медиков выглядела бы "повторением пройденного", если бы не ее существенная деталь: оплодотворенная яйцеклетка два месяца сохранялась при низких температурах. Именно это отличие позволяет сказать, что исследователи сделали принципиально важный шаг вперед. И оно же вызывает немалые опасения.

Появлению на свет Луизы Браун предшествовали сотни успешных экспериментов на животных. Более того, в сельском хозяйстве этот метод начал применяться для размножения высокопродуктивных пород скота. И тем не менее, перенеся его на человека, врачи, по сути, скопировали естественный процесс — лишь часть его они вынесли за пределы организма.

Иное дело — операция австралийских медиков. Заморозив яйцеклетку, они фактически прервали естественный процесс развития, ввели в него этап, природой не предусмотренный. Да, медицина давно использует

98

99

роженные клетки крови, лоскуты кожи, даже целые органы. Но эмбрионэто, по сути, весь человеческий организм на ранней стадии с заложенной в него чувствительной программой развития. Не исказит ли ее глубокое охлаждение? Не вызовет ли оно таких изменений в организме, которые проявятся лишь через многие годы? На эти вопросы пока нет однозначных ответов. Поэтому лично мне эта операция кажется довольно рискованной.

Для чего же нужно было ее проводить? Не только для науки, но и для практики борьбы с бесплодием эта one' рация — необходимый шаг. Дело в том, что оплодотворенная яйцеклетка может жить в пробирке не более трех суток. Представьте, что за этот срок состояние здоровья пациентки ухудшилось — и грипп, и сердечный приступ заранее не извещают о себе. Значит, вся проделанная работа пойдет насмарку. А главное — для пациентки это будет огромная моральная травма.

И все же, решившись на эту операцию, следовало бы свести к минимуму элементы риска. К счастью, пока нет оснований для беспокойства. Девочка "из пробирки", побывавшей в морозильной камере, здорова. Надеюсь, что она и дальше будет развиваться нормально. Но за ней необходимо постоянное наблюдение, чтобы не пропустить отклонений, если они все-таки появятся…

ЛИЦО

ТВОЕЙ РУКИ

В одной из глав книги Иова говорится о некой печати, лежащей на руках каждого человека. Но кто же впервые

и когда заинтересовался этими своеобразными "знаками судьбы"? Трудно сказать. Известно только, что пристальный интерес к отпечаткам пальцев возник на Востоке. Во всяком случае, в одном из американских журналов хранится оттиск большого пальца на китайской глиняной печати, датированной 111 веком до новой эры. Заменяли свои подписи отпечатками пальцев и в древнем Вавилоне, и в Египте, и в Ассирии, и в Индии. Недаром в санскритском языке два разных, по сути, понятия «печать» и "оттиск пальца" объединены одним общим словом.

Выходит, еще в те столь отдаленные от нас времена кому-то удалось подметить, как непохожи эти знаки друг на друга — и эта несхожесть стала «знаком» человека. Стала задолго до того, как была признана явлением науки, — и вошла в нее в 1926 году на ежегодной сессии Американской ассоциации анатомов самостоятельной отраслью знаний под названием «дерматоглифика».

Сложность и неповторимость папиллярных линий интриговала таких колоссов мысли, как Аристотель, Парацельс и Ньютон. А хиромантию предсказание судьбы по кожному рельефу ладоней — практиковал еще древнегреческий философ Анаксагор. В средневековой же Европе штат хиромантов существовал при дворе любого монарха. Причем случалось, что хиромант занимал одновременно и должность астролога, так как "западный вариант" хиромантии тесно связан с астрологией. Свидетельство тому названия различных линий и выпуклостей на ладони: линия Солнца, скажем, предвещает счастливую судьбу и богатство; линия Марса весьма редко встречается, но уж если встречается, то это признак такой жизненной силы, которая вопреки даже прерванной

100

нии жизни способна обеспечить своему владельцу долголетие; по холму Меркурия судят о талантах в науке, искусстве, торговых делах; холм Венеры — это любовь, чувственность; лунное возвышение — романтичность и… изменчивость; холм Юпитера — амбиция, власть. Интересно, был ли развит этот холм у Наполеона?.. Никаких сведений на этот счет не сохранилось. Да и стоит ли заниматься такими историческими экскурсами только для того, чтобы выявить, насколько большинство постулатов хиромантии не соответствует действительности. Достаточно убедиться в том, что у людей одного и того же возраста, умерших в один день, линии жизни разной длины.

Однако не стоит слишком высокомерно и скептически относиться к двоюродной сестре дерматоглифики, хотя в ее основе нет, разумеется, никакого научного фундамента. "Но разве была какая-либо научная база, например, у алхимиков? Тщетно тратили они десятилетия труда на поиски "философского камня", который оказался мифом. Но идея взаимопревращения металлов — по своей внутренней сути глубоко научная-стала реальностью в наш атомный век. Так и хироманты среди мешанины из мистики, суеверия и шарлатанства пронесли песчинки житейского опыта, который все еще ждет своего научного объяснения" эти слова заведующей кафедрой биологии Минского медицинского института И. Гусевой приобретают программный смысл по отношению к дерматоглифике — науке, призванной ответить наконец, почему же люди веками так пристально вглядывались в рисунок на ладонях. Посудите сами: коль скоро папиллярные линии уникальны и способны помочь безошибочно назвать их владельца, то почему же они не в состоянии охарактеризовать его физиологические и психологические особенности? Ведь подчас даже беглого взгляда достаточно, чтобы узнать по руке кузнеца или скрипача. Но это

опять же наблюдения дилетантские, лежащие, если можно так сказать, на поверхности. А что же все-таки говорят по этому поводу специалисты?

Из беседы с Татьяной Дмитриевной Гладковой, старшим научным сотрудником Научно-исследовательского института и музея антропологии МГУ, автором книги "Кожные узоры кисти и стопы обезьян и человека";

— Взгляните на свою ладонь… Видите эти четкие, глубокие борозды и на пальцах между фалангами тоже? Впрочем, правильнее называть их сгибательными складками, они образуются при сгибании кисти. Появляются они у каждого из нас еще до рождения и остаются неизменными всю жизнь, разве что за незначительным исключением. Для специалиста, занимающегося дерматоглифическими исследованиями, сгибательные складки — своего рода топографические вехи, столь необходимые при изучении кожного рельефа. Вот, например, складка большого пальца, полукругом охватывающая подушечку у его основания ("линия жизни"). В центре ладони, наискосок от промежутка между большим и указательным пальцами — пятипальцевая складка ("линия ума"). Попробуйте согнуть пальцы-средний, безымянный и мизинец. Видите, как четко проявилась противостоящая им поперечная трехпальцевая складка ("линия сердца"). Можно еще отметить срединную продольную складку ("линия судьбы") и запястную ("браслетная линия"). А теперь обратите внимание на множество едва заметных кожных гребешков, сплошь покрывающих всю ладонную поверхность. Вот это и есть те самые папиллярные линии, что служат объектом дерматоглифики.

Каково же назначение кожных гребешков? По мнению одних ученых, будучи расположены рядами, они помогают нам удерживать предметы, не позволяя им выскальзывать из рук. Однако вот что любопытно: "гребешковая

кожа" более, нежели гладкая, богата чувствительными нервными окончаниями. В таком случае, быть может, именно гребешкам наши ладони обязаны особой чувствительностью при осязании? Есть и такая точка зрения.

Кстати, не потому ли почти беспредельно разнообразие кожных узоров, что оно отражает одну из сторон нашей индивидуальности — несходство осязательных восприятий. И это крайне важно, ведь речь идет об одном из способов познавать окружающий нас мир. Может быть, здесь уместно вспомнить о том, что Аристотель отводил осязанию особую роль, рассматривая его даже как основу интеллекта.

Но вы спросите, кто же все-таки прав? По-видимому, это тот самый случай, когда правы и те, и другие исследователи. Гребешки выполняют как бы двойную функцию: и механическую, и осязательную.

В 1823 году чешский биолог Ян Пуркинье опубликовал подробное исследование кожи и глаза, где отдельную главу посвятил изучению кожного рельефа ладоней. Он же впервые попытался классифицировать пальцевые узоры. Да, не удивляйтесь, несмотря на индивидуальное своеобразие кожного рельефа, он содержит некие типы узоров, что позволяет разделить всех людей, живущих на земном шаре, на особые группы.

Однако прошло еще не одно десятилетие, прежде чем дерматоглифика сложилась как самостоятельная научная дисциплина. Прежде чем удалось в многочисленных экспериментах и наблюдениях проверить и подтвердить бог весть когда возникшее предположение: рисунок на ладонях сугубо индивидуален у каждого из нас и с возрастом не меняется. Именно это постоянство папиллярных линий вкупе с их неповторимостью позволило криминалистам еще в конце XIX

тия использовать отпечатки пальцев в качестве основной улики при опознании преступника.

Первую научно обоснованную классификацию пальцевых узоров предложил в 1892 году известный английский ученый Фрэнсис Гальтон. Правда, несколько измененная впоследствии им самим и его последователями, она и по сей день остается актуальной. В основе ее четыре типа папиллярных рисунков: дуга, петля, завиток и сложный узор. При этом не считая, разумеется, всевозможных вариаций и дополнительных подробностей. Достаточно, например, сказать, что некоторые специалисты, занимающиеся судебной медициной, учитывают непременно и конфигурацию узора, и размер его, и направление, и сочетание с прочими узорами, и различные промежуточные формы.

Распределяются же типы узоров по земному шару не как попало, а с определенной закономерностью. Так, например, они четко различаются у разных рас (петли у европейских народов встречаются чаще, чем у монголоидов), а также у мужчин и женщин (у последних преобладают дуги). Это показатель того, что папиллярные узоры генетически обусловлены и являются прочным признаком наследственности. Но где расположены гены, отвечающие за индивидуальную структуру кожного рисунка, к сожалению, неясно. Возможно, это целая группа генов, расположенных в различных хромосомах.

Новую эпоху в дерматоглифике открыл американский ученый Гаррис Уайлдер. Пожалуй, его можно с полным основанием назвать родоначальником этнической дерматоглифики. Именно он, потратив много лет на изучение кожного рельефа у разных человеческих рас, установил расовые различия в направлении линий и в узоре кожных гребешков на ладонях. Разумеется, это не значит, что, взглянув на ладонь первого попавшегося

102

103

века, специалист легко и безошибочно определит его расу и национальность. Выявить эти особенности можно лишь в значительных по объему выборках, причем из разных популяций, ибо определенным комплексом признаков характеризуются лишь большие расовые группы. Так, например, у народов Европы, Северной Африки, Передней Азии, европеоидов Индии и американцев европейского происхождения петли встречаются чаще завитков. А в Европе процент завитков увеличивается с севера на юг и с запада на восток.

Возвращаясь к Уайлдеру, следует заметить, что его методикой пользовались лишь до конца двадцатых годов. В это время он возглавил группу исследователей, куда вошли американские ученые Гарольд Камминс и Чарлз Мидло. Им удалось развить идеи Уайлдера, и новая предложенная ими методика надолго стала руководящим пособием для всех специалистов, занимающихся дерматоглификой.

Начиная с двадцатых годов нашего столетия регулярно публикуются обширные сведения по дерматоглифике разных народов мира, составляются карты распространения по земному шару дуг, петель, завитков и сложных узоров, И хотя они еще грешат многочисленными "белыми пятнами", дисциплина эта уже прочно включена в число источников, привлекаемых антропологами при исследовании происхождения и расселения рас, а также отдельных народов. Тем более среди множества морфологических особенностей у дерматоглифических явные преимущества как у наиболее древних, наследственно устойчивых и не меняющихся с возрастом.

Вот рассказ об одном исследовании, проводившемся на территории Венгрии Татьяной Дмитриевной Гладковой и венгерским антропологом Тибором Тотом. Как известно, в этнической истории

венгерского народа большую роль сыграли миграции, происходившие в эпоху великого переселения народов. Кто только не побывал на венгерской равнине в разные исторические временакельты, готы, гунны, авары, славяне!.. В IX веке нашей эры в Тиссо-Дунайскую область переселились финноугорские племена мадьяр (венгров), покинувших свою прародину, находившуюся, вероятно, в Южном Приуралье. Все эти племена оседали на территории современной Венгрии, оставляя следы в этническом составе и облике населения.

Дерматоглифические исследования показали, что в целом венгры находятся в пределах изменчивости европеоидных народов. Но на северо-востоке обнаружена некоторая примесь «монголоидности». Прекрасное сходство, мозаичность и разбросанность признаков, обнаруженных на кожных узорах венгров, в какой-то мере, повидимому, отражают сложный исторический процесс формирования антропологического типа венгерского народа.

От антропологии дерматоглифика смело перекидывает мостик и к медицине, еще более укрепляя тем самым многочисленные связи между двумя этими областями знания о человеке. Уже говорилось о том, что рисунок на ладони не произвольная игра природы. Ученые пришли к выводу: это условные сигналы генов, ответственных за формирование организма. Не исключено, что именно они хранят ключ к разгадыванию многих наследственных заболеваний. Стоит ли удивляться, что изменения в папиллярном рисунке внимательно исследуют сейчас специалисты многих стран, по вопросам медицинской генетики и дерматоглифики защищаются и докторские диссертации. Вот лишь одна из них" Дерматоглифика коренного населения Якутской АССР в связи с некоторыми заболеваниями, распространенными на ее территории". Автор этой

работы Татьяна Олеговна Жиленкова рассказывает:

— С середины прошлого столетия в Якутии известно тяжелое заболевание вилюйский энцефаломиелит (ВЭ). Распространена болезнь лишь в определенных районах Якутской АССР и только среди якутов. Это обстоятельство побудило заняться изучением ВЭ не только медиков, но и других специалистов, в том числе антропологов. Проблема осложнялась еще и тем, что там же, в Якутии, распространено другое хроническое заболевание центральной нервной системы — наследственная мозжечковая атаксия (НМА). Причем по некоторым клиническим проявлениям оба недуга крайне сходны. Предстояло четко разграничить: где же какой? И это удалось.

К счастью, расхождения в ладонном рельефе у больных ВЭ и НМА оказались столь разительными, что позволили с успехом разграничить оба недуга. Так, например, до последнего времени считалось, что на севере Якутии встречается так называемая мозжечковая форма хронического ВЭ. Теперь ясно: ВЭ здесь нет вообще, а распространена НМА.

И еще вывод: структура папиллярного рисунка у больных НМА и здоровых весьма различна, что согласуется с представлениями о наследственной природе заболевания. Что же касается ВЭ, то здесь в сопоставлении со здоровыми подобных отличий обнаружено не было, вернее, они были, но столь мозаичны, что не дали четкого ответа на вопрос о природе недуга. Однако некоторые общие тенденции в распределении отдельных признаков кожного рельефа в группах больных, их родственников, а также здоровых людей свидетельствуют все же о наличии при этом заболевании генетического фона. Не исключено, что происхождение ВЭ связано с окружающей средой, точнее, с избытком или недостатком в почве, воде и продуктах

тания отдельных химических элементов и соединений. Отклонения в поступлении необходимых организму веществ на протяжении многих поколений и привели, по-видимому, к высокой наследственной чувствительности местного населения к поражению этим заболеванием.

Значит, все-таки есть основания говорить о связи между кожными узорами и болезнями, которые возникают перед или во время появления кожных гребешков. Еще раз оговоримся; отличия дерматограмм больных от нормы следует рассматривать лишь как общее направление, тенденцию, что ли, характеризующую группу в целом. Значит ли это, что при обследовании конкретного больного врачу вообще не стоит обращать внимания на его ладони? Нет, конечно. Данные дерматоглифики необходимо учитывать, но лишь в сочетании с другими показателями, которыми располагает сейчас медицинская генетика для ранней диагностики наследственных болезней.

Итак, наследственные заболевания, вызванные количественными или качественными нарушениями в хромосомах, влекут за собой и заметные отклонения в папиллярном строении и даже в сгибательных бороздах или складках. Впрочем, связь между сгибательными складками и состоянием здоровья установлена пока лишь в двух случаях. Первый — когда на сгибе между второй и третьей фалангами одного или нескольких пальцев вместо двух лишь одна изогнутая линия. Это свидетельствует о каком-либо различном по тяжести наследственном отклонении от нормального развития, нередко характерном для трисомии 18 (наличия третьей хромосомы в хромосомной паре N 18). Второй случай-поперечная, так называемая четырехпальцевая линия (ЧПЛ). Она бывает расположена там, где обычно никакой складки нет, — между известными

105

ниями «ума» и «сердца», причем обе эти линии в таком случае отсутствуют. Надо сказать, что линия эта известна с давних времен и многим народностям, с ней связано немало поверий. На западе Явы, например, считают, что левая рука с этой линией обладает магической силой. Поэтому местные жители не бьют своих детей левой рукой, опасаясь, как бы ребенок после такого наказания не заболел лихорадкой. У некоторых восточных народов рука с ЧПЛ, наоборот, считается счастливой; новорожденному мальчику она предвещает в будущем высокое положение. По мнению западных хиромантов, эта линия указывает на большую силу воли и упорство.

Почему образуется ЧПЛ, до сих пор не ясно-по всей вероятности, это обусловлено разными причинами, а иногда и целым комплексом их. Но ученые заметили: она действительно довольно часто встречается при тяжелом наследственном заболевании — болезни Дауна, характеризующейся замедленным физическим и психическим развитием, а также пониженной жизнеспособностью. Бывают при этом хромосомном заболевании, как и при некоторых других, различные пороки сердца.

До сих пор речь шла об очень серьезных генетических дефектах на хромосомном уровне и не менее серьезных наследственных заболеваниях, ими вызываемых. Но, согласитесь, не так уж часто встречаются эти повреждения, а чтобы поставить диагноз такого заболевания, как болезнь Дауна, не обязательно рассматривать руку больного. Гораздо важнее, наверное, изучать незначительные мутации, обусловливающие более легкие наследственные изменения, но вызывающие предрасположенность к различным болезням, таким, как шизофрения, эпилепсия, диабет, псориаз, врожденная

ма, дальтонизм и другие. Сейчас ученые скрупулезно изучают «письмо» руки при этих и многих других недугах. Интересно, что в последнее время несколько групп ученых в СССР, Японии и США одновременно и независимо друг от друга установили следующий любопытный факт: у пациентов с инфарктом сердца или страдающих ишемической болезнью чаще, чем у остальных, встречается рисунок папиллярных линий типа завитков. А не так давно индийские врачи сообщили еще об одной закономерности. Исследователи из индийского центра гастроэнтерологии при Хайдарабадском университете под руководством доктора С. Хабибула решили сравнить отпечатки пальцев и ладоней девяноста больных язвой двенадцатиперстной кишки и контрольной группы из шестидесяти четырех здоровых. При обработке данных оказалось, что некоторые характерные дактилоскопические признаки могут служить маркерами генетической склонности к язвенной болезни.

В сущности, в этой зависимости есть известная логика. Если при всех перечисленных заболеваниях допускается наследственная предрасположенность, то почему же между генами, обусловливающими заболевание, и теми, что определяют уникальный рисунок на ладони, не может быть связи? Не исключено, что некоторые из них окажутся расположенными даже на одних и тех же территориальных участках ДНК. Как, например, недавно стало ясно, ген рыжего цвета волос «анатомически» вплетен в ген, кодирующий ожирение.

Словом, судя по всему, рука только еще «заговорила»!

Рост — одна из характеристик человеческого организма, определяющая пропорции тела и общее физическое развитие, поэтому механизмы роста являются предметом изучения не только эндокринологии, но и социальной гигиены, антропологии, спортивной медицины.

В середине 60-х годов ученым удалось выделить, а затем синтезировать гормон роста человека — соматотропин. Клиническое применение этого препарата открывает новые возможности в лечении некоторых заболеваний.

ЧЕЙ РОСТ ЛУЧШЕ?

Рост относится к генетическим признакам, которые передаются по наследству, подобно цвету волос и кожи, разрезу глаз и т. д. Именно поэтому у высоких родителей обычно рослые дети, и наоборот.

Роль наследственности для роста велика, но не фатальна. Правильнее рассматривать ее как некую ориентировочную программу, согласно которой рост человека может оказаться, например, в пределах от 160 до 180 сантиметров. Каким он будет на самом деле, во многом зависит от внешних условий, которые могут тормозить наследственную программу или способствовать ее реализации. Так, сто лет назад средний рост 15-летних москвичей был 147, в 1923-м-157, а в 1982-м- 170 сантиметров. За последние десятилетия заметно подросло население многих стран мира. Это как

раз и есть то, что мы называем акселерацией. Одна из вероятных ее причин-улучшение условий жизни и, в частности, питания (замечено, что в годы войны и стихийных бедствий рост детей уменьшается). На рост влияет климат и географическая среда, правда, незначительно.

Важнейшие причины задержки роста — различные неполадки в работе организма. Это пороки сердца, хронические заболевания легких, почек, печени, болезни костной и хрящевой систем, дистрофия, авитаминозы, инфекции и интоксикации. Задержка роста выступает здесь как побочное проявление основного недуга, лечение которого, как правило, нормализует рост.

Однако существует ряд болезней, влияющих на рост непосредственно. В основе их лежат нарушения работы желез внутренней секреции (щитовидной железы, надпочечников, гипофиза), вырабатывающих биологически активные соединения — гормоны. Эти изменения регуляции обмена веществ и функций могут возникнуть на любом этапе развития организмаи во внутриутробном периоде, и в младенчестве, и в отрочестве. Изучает заболевания и изменения желез внутренней секреции особая отрасль медицинской науки эндокринология.

МНЕНИЕ ЭНДОКРИНОЛОГОВ

Если ребенок отстает более чем на 20 процентов от роста, нормального для его возраста, нужно немедленно обращаться к врачу. Но что считать нормальным ростом и как определить, что он замедлился настолько, что требуется врачебное вмешательство? Ведь рост людей колеблется в довольно широких пределах. Помочь в этом могут специальные таблицы стандартов. Они разработаны нашими учеными.

От чего же зависит задержка роста, приводящая в наиболее тяжелых случаях к нанизму (от греческого nanos

107

карлик)? Каковы механизмы этих процессов?

Рост — одна из основных функций любого организма. Он контролируется и управляется центральной нервной системой (ЦНС). Увеличение продольных размеров тела происходит в основном за счет линейного роста длинных трубчатых костей. Первоначально, на этапе эмбрионального развития, кость представляет собой скопление хрящевой ткани с ядром окостенения посредине (диафиз) и разрастанием хрящевых клеток на концах (эпифизах). Образование новых клеток в области эпифизарных хрящей и их превращение из хрящевых в костные (скелетное созревание) и определяет линейный рост костей, а значит, и рост человека. Окончательное окостенение у каждой кости происходит в определенные сроки, заканчиваясь обычно к 18–20 годам у мужчин и к 16–18 годам у женщин, когда исчезают последние эпифизарные щели. Именно тогда прекращается рост организма в длину. Зная эту закономерность, можно достаточно точно определять костный возраст и его соответствие норме, что исключительно важно для диагностики гормональных нарушений. Кроме того, появляется возможность прогнозировать будущий рост ребенка.

Один из основных стимуляторов роста тканей — гормон роста соматотропин. Он стимулирует образование новых хрящевых клеток, а частично и их окостенение, способствует синтезу белка в клеточных структурах и образованию новых капилляров. На рост влияет ряд гормонов: тироксин и другие гормоны щитовидной железы важны для скелетного созревания; андрогены стимулируют образование новых хрящевых клеток и костной ткани.

Какова же роль этих гормонов на отдельных этапах формирования организма?

Известно, что скорость роста плода в несколько раз больше, чем младенца. Собственные эндокринные железы

формируются и начинают вырабатывать соматотропин, тироксин и андрогены уже в первые недели внутриутробного развития плода, но соматотропин, например, почти не влияет на рост организма вплоть до трех-четырехлетнего возраста. Тироксин, напротив, начинает действовать с самого момента рождения. Андрогены проявляют наибольшую активность в период полового созревания, вызывая иногда бурный рост в возрасте 14–16 лет.

Для нормального роста необходимо, чтобы концентрация каждого гормона в крови и их соотношение поддерживались на определенном уровне, причем по мере взросления эти параметры должны закономерно изменяться.

Рост зависит от длинной цепи физиологических и биохимических процессов, начиная от коры головного мозга до клеток-исполнителей на периферии. Центральное место в этой цепи занимают гормональные механизмы. Нарушение в любом звене может стать причиной задержки роста.

Непосвященным может показаться, что карликовость — это главным образом малый рост. А между тем все гораздо сложнее: задержка роста — лишь один из симптомов целого комплекса эндокринных заболеваний, требующих соответственно разных методов лечения.

Еще в начале века было предложено выделить два основных вида таких нарушений в развитии организмас пропорциональным и непропорциональным телосложением. Существуют и другие классификации болезней, связанных с малым ростом. Всего же их насчитывается несколько десятков. Они подробно описаны в специальной литературе. Иногда внешние признаки заболевания настолько характерны, что диагноз удается поставить буквально с первого взгляда.

Причины задержки роста могут быть самыми разными: кроме гормональных нарушений, о которых уже

108

рилось, это рахит, врожденная ломкость костей, опухоли, воспалительные и травматические процессы, затрагивающие нервную систему ребенка, а также различные осложнения в организме матери во время беременности и родов.

Еще недавно медицина не располагала эффективными средствами борьбы с нарушениями роста. Бурное развитие эндокринологии в последние два десятилетия во многом изменило и наши представления о причинах малорослости, и в некоторых случаях таким людям стало возможно помочь. Лучше других поддается лечению наиболее часто встречающаяся форма карликовости — церебрально-гипофизарный нанизм, который связан в основном с недостатком в организме соматотропина. Родители обычно имеют нормальный рост. Болезнь у ребенка проявляется ко второму-третьему году: резко замедляется рост и развитие костей. Детские пропорции тела могут сохраниться на всю жизнь. По наследству церебрально-гипофизарный нанизм обычно не передается.

Все попытки использовать для лечения больных гормон роста животных были тщетны. Как выяснилось, соматотропин обладает видовой специфичностью, то есть на людей действует только человеческий гормон. Несколько лет назад такой препарат был получен.

Лечение соматотропным гормоном позволяет подрасти за год на 5- 12 сантиметров. Курс можно проводить в возрасте от 3 до 17–18 лет, то есть до окончания роста. Но применять препарат более полутора-двух лет нецелесообразно, так как в организме начинают вырабатываться антитела, и эффективность лечения снижается. Дело в том, что препарат неоднороден, в нем встречаются примеси. Возможно, в недалеком будущем удастся получить химически чистый соматотропин человека методом генной инженерии. Тогда можно будет

добиться еще лучших результатов.

Эндокринологи применяют сейчас и другие препараты. Наряду с гормонами широко используются биостимуляторы, витамины, специальные диеты, 1 физиотерапия.

В предупреждении малорослости] важно не только правильное и свое- временное лечение, но и профилакти-1 ка, особенно у беременных женщин cj эндокринными заболеваниями. Необ- ходимо самым тщательным образом 1 оберегать детей от травм головы. Лег-1 че переносить инфекционные заболе-] вания поможет закаливание с ранне-ХХ го возраста. Наконец, будущая мать и: ребенок должны нормально питаться. ]

ПЛЮС 23 САНТИМЕТРА

А как же быть молодым людям, аб-^ солютно здоровым и ни в каком лечении не нуждающимся, которые не удовлетворены своим невысоким ростом лишь потому, что он ниже среднего? Что нужно предпринять, чтобы подрасти? Прежде чем ответить на эти вопросы, вспомним историю, которая произошла несколько лет назад на Украине.

Трудно стать хорошим спортсменом, если у тебя маленький рост. А именно с ростом мальчику, о котором пойдет речь, как раз и не повезло. К 14 годам он перестал расти и за последующие два года не прибавил к своим 164 ни одного сантиметра. Несмотря на упор-; ные тренировки, мальчик не мог Х' угнаться за своими товарищами-спортс- j менами. В отчаянии он обратился к i тренеру. ]

Выслушав, Виктор Алексеевич Лон- ский, спортивный педагог, воспитавший немало выдающихся прыгунов Bj высоту, сказал, что подрасти можно j лишь при двух обязательных услови-1 ях: если очень этого захотеть и регу-j лярно выполнять специальные упраж-1 нения. Затем тренер попросил у маль-1 чика расписку в том, что за год он\ "обязуется вырасти на 8 сантиметров". 1

Слова тренера окрылили подростка, благо упорства ему было не занимать. Не мешкая, приступил к тренировкам. Через несколько месяцев он начал понемногу расти и, к изумлению друзей и родителей, вырос за год ровно на 8 сантиметров!

Лонский велел написать вторую расписку — еще на 8 сантиметров. Прошел год столь же напряженной борьбы за сантиметры и… обязательство снова было выполнено.

Опять состоялся разговор с Виктором Алексеевичем, и он предложил написать третью расписку, но теперь — всего на 5 сантиметров. Тренер считал 185 сантиметров достаточным ростом для прыгуна высокого класса. (Кстати, именно таков рост олимпийского чемпиона Валерия Брумеля, установившего шесть мировых рекордов.) Через год теперь уже девятнадцатилетний юноша достиг намеченного. Даже перестав выполнять свою программу, он на следующий год "по инерции" вытянулся еще на пару сантиметров, прибавив в общей сложности 23 сантиметра.

Не менее впечатляющими стали и спортивные достижения Рустама Ахметова (речь идет именно о нем). Он стал мастером спорта международного класса, чемпионом Советского Союза, победителем Спартакиады народов СССР, участником Олимпийских игр, одним из сильнейших прыгунов мира.

Комментируя "феномен Ахметова", специалист по проблемам медицинской генетики и антропологии, доктор медицинских наук, профессор Б. Никитюк считает, что основным фактором, повлиявшим на рост, стали физические упражнения. Стимулирование обменных процессов в организме привело к ускоренному росту костной ткани. Особенно помогли упражнения с динамическими и пульсирующими нагрузками — подскоки, висы, прыжки, плавание. При длительном воздействии они, несомненно, должны были

заться на росте. Не исключена и вероятность морального фактора: психоэмоциональное возбуждение через эндокринную систему могло повлиять на рост. Но это не значит, что Ахметов «сломал» свой генотип, вышел за пределы унаследованного. (Кстати, его родители были ниже среднего роста.) Видимо, ему просто удалось реализовать потенциальные возможности роста, которые в иных условиях так и остались бы нераскрытыми.

Справедливость этих слов подтверждает опыт тренерской работы самого Рустама Ахметова. Закончив выступления в большом спорте, он теперь воспитывает юных прыгунов. Ребята, регулярно и последовательно выполняющие упражнения, растут, по его признанию, "как на дрожжах". Средний рост учеников Ахметова около 190 сантиметров, но есть ребята и повыше.

МНОГОЕ В НАШИХ РУКАХ

В последние годы было установлено, что умеренные физические нагрузки продолжительностью 1,5–2 часа могут на некоторое время более чем в три (!) раза увеличить содержание в организме гормона роста соматотропина. Более того, если упражнения выполнялись днем, ночью уровень соматотропина возрастает повторно.

Одновременно с повышением уровня соматотропина в крови определенные физические упражнения раздражают хрящевую ткань длинных трубчатых костей (зон роста). Это может стимулировать рост, то есть максимально реализовывать наследственную программу по этому показателю.

Следует учесть, что как небольшие (ходьба, легкий бег, купание), так и чрезмерные нагрузки (марафонский бег, дальние лыжные переходы) не приводят к увеличению роста. Первые — из-за недостаточной стимуляции, вторые — в силу их истощающего действия на организм. (Например, выполнение тысячи прыжков в день и занятия

110

III

с непомерно тяжелой штангой могут даже затормозить рост.) Успех зависит от правильного сочетания различных упражнений, что и удалось Рустаму Ахматову.

Итак, что же можно посоветовать тем здоровым молодым людям, которые хотят подрасти? Как уже говорилось, после 20 лет дальнейшее увеличение длины тела становится невозможным. Тем же, кто помоложе, надо начать с визита к врачу. Если медицинских противопоказаний нет, смело записывайтесь в спортивную секцию или начинайте тренировки самостоятельно. В обоих случаях можно взять за основу комплекс упражнений Рустама Ахметова. Разумеется, «включаться» в него надо постепенно, очень важно не переусердствовать на первых порах. Следите за своим самочувствием и обязательно обращайтесь к врачу, если что-то будет не в порядке.

Однако одних физических нагрузок, пусть даже и правильно подобранных, недостаточно. Нужно научиться восстанавливать свои силы после тренировок — ведь именно в этот период и происходит рост, который обеспечивается, с одной стороны, сменой характера нагрузок (чередование бега, прыжков, плавания, упражнений на гибкость и т. д.), с другой — нормальным отдыхом после тренировок, включая полноценный ночной сон. Кроме того, для костного роста необходим "строительный материал". Питание должно быть разнообразным и богатым витаминами мясо, рыба, свежие овощи и фрукты, молочные продукты. Не следует пренебрегать и кашами — гречневыми, овсяными, перловыми. Рост тормозят никотин и алкоголь, различные инфекционные заболевания. Поэтому надо заниматься не только физкультурой, но и закаливанием, тогда организм лучше борется с болезнями.

Итак, вы решили подрасти? Наберитесь упорства, терпения. Помните: рост во многом зависит от нас самих.

УПРАЖНЕНИЯ, КОТОРЫЕ ВЫПОЛНЯЛ РУСТАМ АХМЕТОВ

Легкий бег-5-7 минут, упражнения на гибкость и расслабление — шпагаты, «мостики», махи, встряхивания — 18–20 минут.

Висы на перекладине, максимально расслабив тело. Два подхода (каждый примерно по 20 секунд) без нагрузки и один — с грузом в 5-10 килограммов, привязанным к ногам. Висы вниз головой (стопы жестко закреплены ремнями). Два подхода (каждый по 15 секунд) без нагрузки и один — с грузом 5-10 килограммов.

Прыжки, доставая руками какой-нибудь предмет (ветки деревьев, баскетбольный щит, потолок и т. д.). Два раза по 10 прыжков толчком обеих ног, столько же толчком одной левой и одной правой ноги. Интервал между прыжками одной серии — 5–8 секунд, а между сериями 4–5 минут. Упражнение надо выполнять с максимальным усилием, стремясь с каждым разом подпрыгнуть как можно выше.

Подняться на горку высотой 2030 метров, расслабиться и, набирая скорость, стремительно сбежать вниз. Повторить 3–4 раза.

С помощью двух партнеров, один из которых возьмет вас за руки, а другой — за ноги, одновременными легкими рывками растягивать туловище в разные стороны (2–3 раза по 15–20 секунд каждый раз).

Эти упражнения Рустам выполнял два раза в день — утром и вечером.

Кроме того, три раза в неделю перед сном он растягивал свое тело резиновой лентой или бинтом, которые

креплялись к спинкам кровати. Один конец привязывался к ногам, второй пропускался под плечи. Первое время заснуть в таком растянутом положении было тяжело, но потом мальчик привык и прекрасно спал "на резине".

Через два-три дня он бывал в бассейне, причем не просто плыл, а выполнял в воде различные потягивания, например, сильно вытягивал руки и ноги при плавании брассом. Регулярно играл в баскетбол, волейбол и другие подвижные игры, причем старался больше прыгать, бороться за каждый «высокий» мяч.

И все же самым главным для себя упражнением Рустам считал прыжки. За день он выпрыгивал в полную силу до 200 раз. Если не успевал выполнить свою норму за день, делал это вечером, выходя на улицу.

Для ускорения роста важно, чтобы нагрузки не были однообразными. Спортивные игры и прыжки надо сочетать с ездой ца велосипеде, ходьбой на лыжах, бегом, коньками.

ГОРОД КАРЛИКОВ

В пустынной зоне перуанского департамента Уануко обнаружены остатки древнего миниатюрного города. Археологи считают, что это поселение некогда жившего здесь племени карликов, рост которых был меньше, чем у известных сейчас африканских пигмеев. В городе найдено много бытовых предметов и орудий труда, по своей величине напоминающих игрушки.

ИММУНОЛОГИЯ

И ПРОГРЕСС МЕДИЦИНЫ

Рассказывают академик АН СССР Г. Марчук и ак адемик АМН СССР Р. Петров.

Научно-техническая революция, демонстрируя поистине безграничные возможности техники и науки, не могла не коснуться и медицины. Несколько крупнейших открытий не просто повысили эффективность лечения, но изменили сами способы борьбы с болезнями.

ПРОТИВ ВИРУСОВ И ИНФЕКЦИЙ

В 1881 году Луи Пастор обосновал принцип создания невосприимчивости к заразным болезням с помощью вакцин. Принцип состоит в том, что введение в организм ослабленного (или убитого) возбудителя той или иной инфекции вызывает легкое заболевание, после которого организм приобретает невосприимчивость' (иммунитет) против реального, агрессивного возбудителя.

До эры вакцин, во время бесконечных эпидемий холеры, оспы, чумы и т. п., роль врача сводилась к уменьшению страданий больных. И все. Выживет человек или умрет — определялось не столько медициной, сколько полноценностью защитных сил больного, его иммунитета, о котором в то время еще ничего не знали. Первая теория иммунитета была создана нашим великим соотечественником И. И. Мечниковым через два года после открытия Пастера — в 1883 году. Эти два события, по существу, и определили поворот в сознании врачей и в эффективности медицины. Вакцины создавались учеными разных

13

стран, апробировались и внедрялись в жизнь. Медицина больше не ждала бессильно эпидемий, которые уносили миллионы жизней. Врачи проводили массовые «поголовные» вакцинации населения. Благодаря этому некоторые инфекцип были ликвидированы или стали редкостью. В их числе — оспа, дифтерит, коклюш, полиомиелит… Перечень этот можно было бы продолжить.

По мере создания все новых и новых вакцин против разных болезней крепла уверенность в том, что на основе пастеровского принципа удастся победить все инфекции. Однако этого не произошло. За сто лет не удалось создать эффективные вакцины против болезней, вызываемых паразитами (например, малярии), против гриппа и острых респираторных заболеваний (ОРЗ), против венерических болезней, против ряда различных кокков, вызывающих гнойные инфекции, пневмонии и пр. Не удается создать и вакцины против ряда заразных болезней сельскохозяйственных животных. И дело здесь не в том, что ученые не могут ослабить возбудителя, убить его или выделить из него иммуногенные субстанции (антигены). Проблема в другом: иммунная система человека или животного по генетическим причинам не в состоянии вырабатывать иммунитет против этих инфекций. Не только ослабленные, но и полноценные возбудители не стимулируют выработки иммунитета. Люди, переболевшие воспалением легких, малярией, гриппом, венерическими и рядом других заболеваний, не приобретают иммунитета и могут снова заразиться и заболеть. Есть подобные болезни и у животных.

Проблема непобежденных инфекций, конечно, будет решена. Но для этого необходимо найти новые пути стимуляции иммунитета, в частности, установить генетические, молекулярные и клеточные механизмы, от которых зависит превращение нереагирующих на данные антигены организмов в реагирующие. Чтобы заставить

гирующий или слабореагирующий организм выработать сильный иммунитет, необходимо дополнить принцип Пастера. Это значит не просто ослабить микробный яд, а ввести в организм вместе с ослабленным возбудителем такое вещество, которое могло бы заставить работать лимфоциты, несмотря на то, что такая реакция в генетической программе не записана.

Именно по этому пути пошли исследователи Института иммунологии Министерства здравоохранения СССР, работающие совместно с учеными МГУ. Вначале соединили одну из изученных полимерных молекул с чужеродным антигеном. Получился препарат, который уже при однократном введении вызывает сильнейший иммунный ответ даже у животных с иммунной недостаточностью. Второй шаг был сделан в 1978 году, когда к искусственной несущей молекуле присоединили белок — сывороточный альбумин. Иммунный ответ против альбумина, стимулированный этой искусственной вакциной, усилился более чем в 100 раз. Он также не зависел от генетической конституции организма. Следующий шаг нахождение наиболее эффективных полимерных носителей и присоединение реальных микробных антигенов — осуществлен в 1982 году. Созданы реальные вакцины против мышиного тифа и против экспериментальной гриппозной инфекции. Они стимулируют иммунитет у всех животных, независимо от наследственных особенностей.

Вакцины, совершившие первый научно-технический переворот в медицине, избавили человечество от ряда опаснейших заразных болезней. Однако борьба с этими заболеваниями не может быть завершена без дальнейшего развития иммунологии. Впереди большая работа: иммуногенетические исследования и создание искусственных вакцин, сочетающих пастеровский принцип со способностью восполнять наследственную неполноценность иммунитета.

ВСЕСИЛЬНЫ ЛИ АНТИБИОТИКИ?

До сороковых и пятидесятых "одов нашего столетия иммунология триумфально шествовала по пути создания новых вакцин, побеждая все новые болезни. И хотя, как было сказано выше, некоторые инфекции не поддавались, это не обескураживало. Работы продолжались.

И вот в разгар этой охоты за микробами и за способами профилактики болезней, которые они вызывают, в медицину вошли антибиотики. Благодаря этому хирурги получили возможность идти на сложные операции, не очень опасаясь гнойных осложнений, пневмонии, перитонитов, сепсиса… Инфекционисты стали справляться со многими тяжелыми микробными заболеваниями, вплоть до холеры, туберкулеза, чумы. Терапевты, отоларингологи, акушеры-гинекологи, педиатры — все получили мощное оружие против самых разных воспалительных процессов!

Словом, в" сороковые-пятидесятые годы казалось, что с болезнями, вызываемыми микробами, покончено: против большого числа инфекций имеются или вот-вот будут готовы эффективные вакцины, а на остальные безотказно действуют антибиотики. Иммунология стала непопулярной. Можно сказать, что в те годы ее развитие не остановилось только благодаря исследованиям, не имевшим отношения к инфекциям. А эти исследования выяснили, что отторжение пересаженных тканей и органов это чисто иммунологическая реакция организма на чужеродные клетки. Что гемолитическая болезнь новорожденных, поражающая детей так называемых резус-отрицательных женщин, зависит от иммунологической несовместимости матери и плода. Наконец, что большая группа заболеваний возникает по причине аутоиммунных расстройств, то есть вследствие патологической реакции иммунной системы против клеток или тканей собственного тела. Это аутоиммунные анемии, нефриты,

иммунный зоб, ревматоидный артрит, ряд заболеваний сердечно-сосудистой системы, рассеянный склероз, псориаз и др.

Конечно, иммунологам хватило бы работы и без инфекционных заболеваний, если бы антибиотики оправдали те радужные надежды, которые поначалу на них возлагали. Однако вскоре оказалось, что микроорганизмы очень быстро приобретают устойчивость к антибиотикам. И те начали терять свою сказочную эффективность, а иногда и вызывать осложнения. Среди этих осложнений наиболее серьезны три видааллергия, вплоть до шока, грибковые инфекции и переход острых заболеваний в трудноизлечиваемые хронические. Все три — следствия неблагоприятного действия больших доз антибиотиков на систему иммунной защиты организма с последующим развитием той или иной формы иммунной недостаточности. А без нормальной работы этой системы остановить микробное вторжение невозможно даже очень действенным антибиотиком, а тем более если у микроба возникает к нему устойчивость. Это объясняется тем, что антибиотики тормозят или блокируют размножение бактерий, а убивают, разрушают и выводят их из организма клетки иммунной системы.

Тем не менее антибиотики, как и вакцины в свое время, совершили переворот в медицине. Без них она была беспомощна перед лицом многих тяжелых заболеваний. Но и дальнейший прогресс этого направления сомнителен, если иммунология не даст средств и способов сохранения «работоспособности» иммунной системы и даже стимуляции ее активности.

И ЛЕКАРСТВА И АППАРАТУРА

Третий переворот в медицине совершили приборы и аппараты. Вспомним хирургическую операционную первой половины нашего столетия: операционный стол с набором хирургических

114

115

струментов, несложная бестеневая лампа, простейшая маска для ингаляционного наркоза, стерильные халаты, штатив для переливания крови или капельных вливаний. Вот, пожалуй, и все. Хирург, его ассистент и операционная сестра выполняют операцию от начала до конца.

Сегодня же операционная — сложнейший комплекс, оснащенный приборами и аппаратами общей стоимостью несколько десятков, а то и сотен тысяч рублей. Это аппаратура для различного наркоза с автоматической регистрацией глубины сна, состояния сердечнососудистой и центральной нервной систем. Реанимационная бригада ведет наркоз и в соответствии с показаниями приборов корректирует его, регулируя артериальное давление, частоту сердечных сокращений и т. д. Аппарат "искусственное сердце — легкие" может взять на себя все кровоснабжение и кислородное обеспечение пациента и дать возможность хирургу оперировать на «сухом» сердце сложнейшие его поражения. Аппарат "искусственная почка" много часов может заменять работу своего естественного аналога. Во время операции возможны рентгеновские исследования, гистологические анализы ткани, позволяющие тут же определить злокачественность опухоли или полноценность оперируемого органа. Всего не перечислить.

Хирургические операционные не исключение. Любая современная клиника оснащена сложным оборудованием и лабораториями для проведения всесторонних анализов и функциональных оценок практически всех систем организма. Автоматические анализаторы крови в течение нескольких минут выдают разультаты измерений около 70.параметров крови, включая содержание большинства белков, углеводов, солей, гормонов и ряда метаболитов. Все шире входит в жизнь микроанализ, в том числе радиоиммунный и иммуноферментный. Медицина теперь не удовлетворяется опытом и интуицией

ча. Ее девиз-объективный анализ всех симптомов болезни и показателей ее течения.

Однако вот что необходимо отметить. Качество диагностики и эффективность лечения повысились, преждевременная смерть отступила, но число страдающих сердечно-сосудистыми, онкологическими или легочными болезнями практически не уменьшается. Большая часть причин этого пока не установлена, но одну общую можно назвать. Это нарушение защитных механизмов. Например, эндокардиты и миокардиты, приводящие к развитию сердечной недостаточности и пороков сердца, — как правило, результат осложнения после инфекционных заболеваний, таких, как скарлатина, грипп, ОРЗ, ангина, пневмония и т. д. Иначе говоря, они следствие недостаточности иммунной системы, которая не обеспечила полноценную победу над инфекцией. Ревматические поражения сердца и сосудов, как уже упоминалось, — следствие аутоиммунных расстройств. Атеросклеротические бляшки, например, формируются с участием аутоантител, которые направлены против определенного типа липопротеидов. Аутоиммунные поражения почек приводят к гипертензии, а такие же поражения базальной мембраны легкихк чрезмерной нагрузке и недостаточности правой половины сердца.

Значение иммунной системы в противораковой защите организма неоднократно освещалось как в научной, так и в научно-популярной литературе. Иммунологический надзор за генетическим постоянством клеток тела — это и есть главная миссия иммунитета, уничтожающего все генетически чуждое, как проникшее в организм извне, так и возникшее внутри. Раковая клетка, образованная в организме, отличается по антигенам от нормальной и поэтому становится мишенью для атаки иммунной системы. Подсчитано, что в человеческом организме в каждый данный момент возникает несколько тысяч

мальных, потенциально раковых клеток. Все они постоянно, ежеминутно уничтожаются лимфоцитами-киллерами — главным противораковым оружием иммунной системы. Для большинства людей на протяжении их жизни эта защита эффективна и достаточна. Нарушения же противоопухолевого иммунитета — обязательное условие этого заболевания, какая бы причина к нему ни вела.

Все острые и хронические воспалительные заболевания органов дыхания также следствие иммунологической недостаточности, а их истинное излечение в том, чтобы помочь иммунной системе справиться с возбудителем. В том числе и лекарствами, и приборами, и аппаратурой…

УПРАВЛЯТЬ ИММУНИТЕТОМ

Иными словами, речь идет об иммунокоррекции. Это воздействие на иммунную систему с целью стимуляции или угнетения иммунитета или исправления ошибок иммунной системы, то есть лечения ее поломок. В широком смысле слова вакцинация также относится к иммунокоррекции. Однако чаще под этим понимают совокупность всех остальных влияний на иммунную систему, кроме вакцинации.

Пожалуй, самое яркое и на сегодня самое значительное для практики достижение иммунокоррекции — искоренение гемолитической болезни новорожденных. Эта болезнь, во многих случаях заканчивавшаяся смертью, возникает вследствие несовместимости матери и плода по так называемому резус-фактору (это особая система из шести антигенов красных кровяных клеток — эритроцитов — человека). Если ребенок унаследовал от отца резусфактор, а материнский организм не имеет соответствующего антигена, то между ними возникает иммунологический конфликт: иммунная система матери вырабатывает антитела против эритроцитов ребенка. Младенец

дается тяжело больным, с малокровием, желтухой.

Однако во время первой беременности этот конфликт обычно не успевает развиться. Вторая же беременность у женщин с резус-отрицательным фактором почти всегда завершается развитием гемолитической болезни, если не осуществить иммунокоррекцию. Прежде чем сказать, в чем она состоит, хочется подчеркнуть, что в европейских странах, включая СССР, таких женщин около 15 процентов, а это значит, что сотни тысяч женщин и их новорожденных детей ежегодно подвергаются огромному риску. Вернее, подвергались еще 7–8 лет назад. Иммунокоррекция, гарантированно отменяющая эту опасность, чрезвычайно проста: матери в течение суток после первых родов вводят 150–200 миллиграммов антирезусного иммуноглобулина, и повышенная иммунная реакция материнского организма против резус-антигена плода подавляется. Эффективность метода 93–97 процентов.

Еще один пример иммунокоррекции, направленной на угнетение иммунологической реактивности, — из области пересадки органов и тканей. Всеми успехами эта область, и прежде всего трансплантация почек и костного мозга (при некоторых видах анемии и лейкозов), обязана иммунокоррекции. Дело в том, что даже при самом тщательном иммунологическом подборе донора и реципиента нахождение совместных пар — событие чрезвычайно редкое (примерно 1:20 000). А значит, для успешного приживления трансплантата необходимо подавить иммунные реакции, направленные на его отторжение. Найден и внедрен в практику ряд препаратов, применение которых обеспечивает успех пересадок. К сожалению, эти препараты вызывают тотальную депрессию. Иначе говоря, подавляются все или почти все иммунные реакции. Пересаженный орган не отторгается, но противомикробная и противораковая защита резко снижается, и

117

ственно повышается вероятность инфекционного осложнения и возникновения опухоли, поэтому больные после операции требуют особенно тщательного ухода. Иммунодепрессию еще предстоит усовершенствовать на основе углубления наших знаний о клеточных и молекулярных основах функционирования иммунной системы.

Входят в клиническую практику и так называемые заместительная и стимулирующая коррекции иммунной системы. Заместительная терапия касается прежде всего использования готовых антител самой широкой специфичности — иммуноглобулинов (гамма-глобулинов). А в качестве стимулирующего иммунитет агента все больше используется интерферон стимулятор работы клеток, обеспечивающих противовирусный и противоопухолевый иммунитет. Нашел также свое применение препарат изопринозин, который повышает устойчивость к вирусным инфекциям и останавливает течение болезней, как ОРЗ, герпес, некоторые формы гриппа, а главное, замедляет развитие вызываемых вирусами иммунодефицитных состояний, что уменьшает осложнения, которые столь типичны для этих заболеваний.

Все шире используется созданный во 2-м Московском медицинском институте препарат Т-активин, выделенный из тимуса — одного из центральных органов иммунной системы. Его действие заключается в стимуляции клеточных форм иммунного реагирования. Он уже хорошо проявил себя в лечении опухолей, хронических инфекционных и аутоиммунных болезней, а также некоторых трудно поддающихся лечению кожных заболеваний. В Институте иммунологии создается гомолог Т-активина, выделенный из другого центрального органа иммунной системы — костного мозга — и названный Б-активином. Механизм его действия стимуляция выработки антител.

В настоящее время проблема тщательного слежения за иммунным

сом организма становится кардиналь* ной для всей иммунокоррекции. Наши знания о поражениях конкретных звеньев иммунитета, обусловливающих ту или иную патологию, постоянно расширяются. Появляются новые средстве и способы влияния на работу иммунной системы. И уже недалеко то время, когда врач при определении индивидуального лечения больного будет учитывать его иммунный статус так же обязательно, как и биохимический состав крови. Медики научатся лечить большое число болезней, управляя иммунной системой, защитными силами самого организма. Это будет следующий шаг в развитии практической медицины.

МОЗГ.

СТРАТЕГИЯ ПОЛУШАРИЙ

Основные различия в работе полушарий головного мозга человека впервые обнаружил американский ученый лауреат Нобелевской премии Р. Сперри, который однажды в лечебных целях рискнул рассечь межполушарные связи у больных эпилепсией и с изумлением обнаружил, что два полушария единого доселе мозга ведут себя как два совершенно различных мозга и даже не всегда до конца понимают друг друга. Человек, у которого было отключено правое полушарие, а работало левое, правильно реагировал на слова, цифры и другие условные знаки, но часто оказывался беспомощным, когда требовалось что-то делать с предметами материального мира или их изображениями. Когда отключали левое, а работало одно правое полушарие, пациент легко справлялся с такими задачами, хорошо

разбирался в произведениях живописи, мелодиях и интонациях речи, ориентировался в пространстве, но терял способность понимать сложные словесные конструкции и совершенно не мог сколько-нибудь связно говорить. В дальнейшем эти различия были подтверждены в многочисленных экспериментах и психофизиологических исследованиях.

Однако результаты эти исследования приносили неоднозначные и даже противоречивые. Тем не менее как-то так получилось, что в научной, а затем и в популярной литературе стало укореняться несколько упрощенное представление, что различие между полушариями целиком определяется видом информации, которой полушария оперируют: левое — словами и другими условными знаками, а правое — образами и другими невербальными (несловесными) сигналами. В соответствии с этим основная деятельность левого полушария получила название логиковербального мышления, а правого — пространственно-образного.

Но на деле столь четкого "разделения труда" между полушариями нет. Например, твердо установлено, что человек с одним правым полушарием способен понимать простую речь. Более того, работы лаборатории профессора Э. Костандова (Институт общей и судебной психиатрии МЗ СССР) показали, что правое полушарие у здоровых людей быстрее левого реагирует практически на любую информацию — и образную и словесную. Так, поэтическое творчество — это оперирование словами, а между тем оно сильно страдает при повреждении правого полушария.

С другой стороны, нет ни одного бесспорного аргумента в пользу неспособности левого полушария воспринимать образы. В частности, после рассечения "по Сперри" мозолистого тела, связывающего оба полушария, у одной трети исследуемых сохраняется способность рассказывать о сновидениях, которыми

"заведует" правое. Но ведь после такой операции описывать словами можно только те психические процессы, которые происходят в левом полушарии. Нам остается только предположить, что сновидения в этом случае формируются именно в нем.

Музыка — это классический пример невербальной информации, тем не менее в ряде случаев ее звучание активизирует работу левого полушария. Правда, это происходит только у тех людей, которые не испытывают чувства полного «погружения» в стихию мелодий и звуков, не отдаются безраздельно этой стихии, а пытаются как бы анализировать воспринимаемое — "поверить алгеброй гармонию". Иными словами, воспринимая "не свою" — невербальную — информацию, левое полушарие "по привычке" пытается переработать ее так же, как обычно поступает со словами, цифрами и т. п.

Межполушарная асимметрия по-разному выражена и при чтении художественных и технических текстов. Хотя и в том и в другом случае происходит восприятие и переработка вербальной информации, но при чтении технических текстов больше активизируется левое полушарие, а при чтении художественных — правое. То есть они опять-таки "не забывают" своих основных функций.

Все эти факты свидетельствуют о том, что различие между полушариями мозга определяется не столько качественными особенностями воспринимаемого ими материала, сколько стратегией его переработки. В чем же состоит своеобразие этой стратегии?

Основной отличительной особенностью «правополушарного» — образного мышления считают способность целостно, в комплексе воспринимать предметы и явления, с одновременной и даже мгновенной обработкой многих, если не всех их параметров. А «левополушарное» мышление наделяют способностью к последовательной обработке информации, когда познание

118

119

происходит ступенчато, шаг за шагом, и благодаря этому носит аналитический, а не синтетический характер. Иначе говоря, правое полушарие как бы сразу «схватывает» всю картину мира в целом, левое же формирует ее постепенно, из отдельных, тщательно изученных деталей.

Однако в самое последнее время появились публикации, свидетельствующие о том, что способность к мгновенному «схватыванию» отнюдь не является исключительной привилегией правого полушария. Вот что показал, например, следующий эксперимент. Человеку поочередно, в левом и правом поле зрения (соответственно, в правое и левое полушария) показывали набор относительно простых знаков (букв или геометрических фигур) и просили как можно быстрее определить, все ли они одинаковы. Отличаться они могли каким-то одним конкретным признаком, как отличается, скажем, буква Т от буквы Г одним штрихом. Оказалось, что левое полушарие справляется с такими задачами не хуже, а порой даже лучше правого: при предъявлении информации в правое поле зрения, связанное только с левым полушарием, испытуемый давал правильные ответы быстрее, чем при таком же опыте с левым полем зрения, воспринимаемым правым полушарием.

Значит, левое полушарие в принципе способно одновременно воспринимать и оценивать несколько предъявляемых объектов. Но и здесь это удается, только когда задача, по существу, носит аналитический характер и объекты сравниваются лишь по нескольким признакам.

Если же сопоставление должно производиться не между отдельными конкретными и простыми признаками, а между сложными целостными образами, преимущество всегда оказывается на стороне правого полушария. Например, в тех случаях, когда нужно сравнить две фотографии человеческого лица или два художественных произведения. В таких случаях

ся не отдельные признаки, а вся их совокупность, со всеми многочисленными взаимными связями, которые и создают единое художественное впечатление. Целостное восприятие одного предмета (монообъекта) ничего не добавляет к анализу — неважно, последовательному или одномоментному, но опирающемуся на ограниченное число свойств этого предмета. Совсем другое дело — целостность мозаики, калейдоскопической картинки, где каждый элемент интересен и сам по себе, и особенно во взаимоотношениях с другими элементами. Именно благодаря таким взаимоотношениям вся картина в целом воспринимается как многозначная.

Вот мы и подошли к основному, на наш взгляд, различию между двумя типами мышления. Оно сводится к принципам составления связного контекста из отдельных элементов информации. Левополушарное мышление из этих элементов создает однозначный контекст. То есть из всех бесчисленных связей между предметами и явлениями оно активно выбирает только некоторые, наиболее существенные для данной конкретной задачи. Так, например, слово «коса» может означать или форму женской прически, или участок суши, выдающийся в море, или сельскохозяйственное орудие. Даже такие простые и, по-видимому, однозначные понятия, как «стол» или «стул», могут иметь и другие значения (в диетологии «стол» — это отнюдь не предмет мебели). Ну а в конкретном предложении слова приобретают единственно нужное в данном случае значение. Именно в таком создании однозначно понимаемого контекста и состоит стратегия левополушарного мышления. При этом совершенно не обязательно, чтобы использовались именно слова. Это могут быть и любые другие условные знаки. Так, специалисты, говорящие на разных языках, совершенно однозначно прочитывают инженерные схемы или географические карты и даже обсуждают

120

свои проблемы на языке математики. Более того, даже образы могут быть использованы для формирования однозначного контекста. Мы прекрасно знаем плакаты и «художественные» полотна, легко поддающиеся однозначной трактовке и пересказу,

На противоположных принципах основана стратегия правополушарного мышления. Оно создает многозначный контекст, благодаря одновременному схватыванию практически всех признаков и связей одного или многих явлений. Если логико-знаковое мышление формирует модель мира, удобную для анализа, но в чем-то условную и ограниченную, то образное мышление создает живой и полнокровный, натуральный образ мира. Отдельные свойства, грани образов взаимодействуют друг с другом сразу в нескольких "смысловых плоскостях", что, собственно, и создает эффект многозначности.

Самым простым и общеизвестным примером образного мышления являются сновидения. Каждый из нас знает по собственному опыту, что сколь угодно подробный пересказ сюжета сновидений не в силах приобщить слушателя к тем сильным и сложным переживаниям, которые испытывал рассказчик во время «просмотра» сна. Да и сам он чувствует, что словами невозможно передать то основное, что делало сновидение таким интересным и значительным. А дело-то в том, что в пересказе невольно приходится ограничиваться лишь отдельными связями между событиями и действующими лицами сна, тогда как в ходе «представления» они соединены гораздо большим числом самых неожиданных уз. И если отдельные предметы, события или персонажи в сновидениях представляются столь многозначительными, символическими и даже загадочными, то только потому, что они существуют не сами по себе, а в сложных сочетаниях с другими элементами сновидений. Впрочем, некоторые сновидения могут быть, по-видимому, организованы и по законам

однозначного контекста — именно такие сохраняются в левом полушарии после рассечения межполушарных связей.

Другим широко известным примером активности правополушарного мышления является творчество — и в искусстве и в науке. Мы постоянно чувствуем, что не можем без серьезных потерь передать другому всю гамму впечатлений, вызванных картиной, симфонией или стихотворением. Тот общепризнанный факт, что произведения искусства не поддаются исчерпывающему анализу и безоговорочной интерпретации, а суть их не сводится к формальной сюжетной основе, как раз и отражает роль многозначного контекста. Поэтому можно считать оправданными попытки сопоставлять сновидения с художественным творчеством. В основе обоих феноменов лежит возможность организовать многозначный контекст, но подчинены они разным задачам: творчество создает основу для самовыражения художника, а сновидения позволяют разрешать внутренние конфликты, сохраняют психологическую устойчивость субъекта и восстанавливают поисковую активность.

Для научного творчества, то есть для преодоления традиционных представлений, для обнаружения новых закономерностей или нового подхода к уже известным фактам, также необходимо восприятие мира во всей его целостности, Вот почему способность к организации многозначного контекста является как бы общим знаменателем любого вида творчества, независимо от его направленности и конкретного содержания.

Для определения творческих способностей психологи часто используют так называемый тест Гилфорда. Суть его в следующем: человеку предлагают назвать все вообразимые способы применения какого-нибудь предмета (например, из домашнего обихода), не смущаясь и самыми невероятными, самыми эксцентричными

121

ми. Чем больше вариантов предлагает испытуемый, чем больше среди них нетривиальных, тем выше оцениваются его творческие возможности. Результаты тестирования подтверждаются действительными достижениями выдающихся личностей.

Между тем нетрудно заметить, что этим тестом выявляют способность преодолевать ограничения, создаваемые однозначным контекстом, выполняя тест, человек должен отказаться от привычных представлений и попытаться обнаружить множественные связи между предметами взамен привычных единичных.

Другой способ оценки (определения) творческих способностей состоит в том, что испытуемым предлагают составить парные словесные ассоциации. При этом люди с высоким творческим потенциалом чаще называют антонимы, чем синонимы, то есть они легче ассоциируют те или иные понятия с противоположными по значению, чем со сходными. Это означает, что они способны видеть предметы и явления в более широком контексте и готовы к одновременному постижению не одной, а нескольких идей или сторон явления.

Такова концепция фундаментальных различий между лево- и правополушарной стратегией переработки информации. Надо сказать, что она важна и сама по себе, а кроме того, открывает новые возможности для объяснения некоторых физиологических закономерностей работы мозга. Логико-знаковое мышление, как мы уже отмечали, вносит в картину мира некоторую искусственную упорядоченность, тогда как образное мышление обеспечивает естественную непосредственность восприятия мира таким, каков он есть. Если пользоваться понятиями теории информации, можно сказать, что левополушарное мышление уменьшает энтропию (хаотичность, неопределенность ситуации) и организует информацию в некую систему. Но уменьшение энтропии требует от системы

ных затрат, от живой системы — затрат физиологических. Это подтверждается результатами психофизиологических исследований.

У испытуемых регистрировалась биоэлектрическая активность мозга. Сначала в состоянии покоя, затем при решении задач, требовавших в одном случае нетривиального творческого подхода, а в другом-только формально-логических операций. Сопоставлялась выраженность на ЭЭГ альфа-ритма (знаменитого "ритма покоя"). Между выраженностью этого ритма и степенью активации мозговых структур имеется обратная зависимость: чем сильнее возбужден (работает) мозг, тем меньше амплитуда альфа-ритма на ЭЭГ. И наоборот.

И оказалось, что в состоянии покоя у высокотворческих людей альфа-ритм выражен слабее, чем у лиц с обычными способностями. А при решении задач творческого характера их альфа-ритм даже увеличивается по сравнению с фоном, тогда как при решении формально-логических задач он снижается до такого же уровня, что и у обычных людей при решении любого типа задач. Значит, людям с высокими творческими способностями при решении творческих задач не нужна дополнительная активация мозговых структур. И наоборот, задачи, адресованные к левополушарному мышлению, требуют дополнительной активации мозга у всех лиц, независимо от творческого потенциала.

Стало быть, формирование многозначного, образного контекста в принципе требует меньших физиологических затрат, чем формирование однозначного, упорядочивающего контекста. И действительно, существуют многочисленные наблюдения, что для лиц, сохраняющих способность к образному мышлению, творческая деятельность менее утомительна, чем рутинная работа. Люди же, не выработавшие способность к формированию образного контекста, нередко предпочитают

полнять механическую работу, причем она им не кажется скучной. Такие люди как бы закрепощены собственным формально-логическим мышлением: стремление к творчеству, высокие духовные запросы кажутся им ненужной блажью, даже глупостью. Мир для них однозначен, как дважды два четыре, но насколько же он обеднен!

Тут надо сказать, что основа такой беды закладывается в детстве, в школьные годы. Среднее образование у нас почти целиком построено на развитии именно формально-логического мышления, способности формировать однозначный контекст. И чем более прикладывается к этому усилий, тем труднее потом выйти из рамок однозначности. Отсюда ясно, как важно с ранних лет правильно строить воспитание и обучение, чтобы оба нужных человеку типа мышления развивались гармонично, чтобы образное мышление не оказалось скованным рассудочностью, чтобы не иссякал творческий потенциал человека. И в этом плане заслуживают всяческой поддержки требования предпринятой теперь реформы школьного образования развивать у детей чувство прекрасного и умение правильно оценивать произведения искусства, видеть красоту природы.

Два типа мышления, две стратегии полушарий… В нормальных условиях между ними нет антагонизма, нет конкуренции. Они тесно сотрудничают, взаимодействуют, дополняя и обогащая друг друга.

ФЕНОМЕН, КОТОРЫЙ НЕ СПИТ

Вот уже тридцать лет не спит Хесус Фрутос Сеновилья, житель города Сеговия, что близ Мадрида. Было ему девятнадцать, когда нормальный сон его стал вдруг нарушаться. Хесус спал все меньше и меньше, а в 1955 году сон и вовсе пропал. Фактом абсолютной бессонницы заинтересовались специалисты-медики, они предписывали Сеновилье различные процедуры и лекарства-все напрасно: за три десятилетия Хесус ни разу не заснул. Поразительно то, что вопреки непрерывному бодрствованию он физически и душевно здоров, выглядит не утомленным, а скорее свежим, много работает в своем хозяйстве и как будто не испытывает никаких неудобств от своего необычного положения. Каждый вечер он ложится, "как все", но не спит — читает, слушает радиоприемник, утром встает, весь день трудится — и так проходят недели, месяцы, годы…

А недавно в его городе состоялся 48-часовой непрерывный футбольный турнир в зале. Матчи следовали без пауз один за другим. Команды сменялись, играли, отдыхали, спали, снова играли — днем и ночью, двое суток. Сменялись судьи, уходили, приходили, вновь уходили болельщики. И только один человек просидел на трибунах все 48 часов и видел все игры — это был, конечно, Сеновилья.

Для ученых он остается феноменом, объяснить который пока не удается.

123

ПОЛУШАРИЯ И ЭКЗАМЕНЫ

Левое и правое полушария головного мозга выполняют разные функции, по-разному перерабатывают информацию, поступающую из внешнего мира. У правшей доминирует левое полушарие, а у левшей — правое. Всегда ли сохраняется такая асимметрия?

Недавно исследователи НИИ проблемы высшей школы показали, что в результате длительной умственной работы левостороннее доминирование может заменяться правосторонним. У пятидесяти студентов-правшей с помощью энцефалографа регистрировали биопотенциалы мозга. Биотоки отводили от четырех симметричных областей левого и правого полушарий. Для каждого студента сравнивался уровень местной (то есть в данной точке) активности нервных клеток мозга в начале экзаменационной сессии и в конце ее.

Перед началом опытов, используя специальные тесты, для каждого студента определяли психологические характеристики личности. Из всех студентов, участвовавших в опыте, исследователи выделили группу-туда вошла примерно треть людей с пониженной эмоциональной устойчивостью. Студенты этой группы отличались повышенной нервной чувствительностью, интровертностью (интровертами психологи называют людей, не склонных к общению, погруженных в свой внутренний мир).

В начале сессии у всех студентов, участвовавших в опытах, доминировало левое полушарие. К концу сессии ситуация изменилась: у студентов с пониженной нервной чувствительностью

минировало левое полушарие, у студентов с повышенной чувствительностью уровень активности правого полушария стал более высоким.

Электроэнцефалограмма дает возможность проследить динамические связи между отдельными областями мозга. У студентов с низкой чувствительностью к концу сессии уровень взаимодействия между отдельными зонами мозга возрастал. Участки мозга в трудных ситуациях как бы приходят на помощь друг другу. Наоборот, у людей с повышенной чувствительностью не только усиливается активность правого полушария, но и нарушается симметрия связей между участками мозга.

Люди с высокой степенью чувствительности в большей мере, чем другие, воспринимают экзамены как стрессовую ситуацию, и правостороннее доминирование — это результат реакции организма на стресс.

ПОЧЕМУ ПРАВОРУКОСТЬ ПРЕОБЛАДАЕТ?

До сих пор остается малопонятным преобладание среди людей праворукости: в разных странах доля левшей среди населения составляет всего от 6 до 12 процентов.

Новую гипотезу о том, почему большинство из нас пользуется преимущественно правой рукой, выдвинул швейцарский доктор П. Ирвин. Изучая действие различных психоактивных медикаментов на энцефалограмму, Ирвин обнаружил, что у левшей, входивших в число его подопытных добровольцев, эти средства действовали на мозг сильнее, чем у правшей.

Отсюда новая гипотеза. Можно предположить, что среди наших далеких предков были поровну представлены особи, предпочитавшие действовать левой или правой рукой. Человек тогда еще только начинал познавать окружавший его мир диких растений. Среди этих растений немало ядовитых, токсины которых действуют на центральную нервную систему. Левша, съевший дозу ядовитых плодов или корней, погибал, так как его мозг больше подвержен действию нервных ядов. Правши выживали. Таким образом, наша праворукость — результат естественного отбора, действовавшего на заре истории человека.

Правда, возникает вопрос: почему предпочитание той или иной руки связано с реакцией мозга на яды? Ирвин пока не может ответить на этот вопрос, но он считает, что сама по себе праворукость или леворукость не имеет прямого отношения к устойчивости мозга по отношению к токсинам. Просто ген леворукости находится в какой-то из 46 человеческих хромосом вплотную рядом с геном повышенной чувствительности к нервным ядам. Эти так называемые сцепленные гены передаются по наследству и проявляются вместе.

ТРЕВОЖНОСТЬ… ПО СЕКУНДОМЕРУ

В одной и той же неспокойной ситуации, например в момент приближения грозы, разные люди ведут себя поразному, или, как говорят психологи, проявляют разную степень тревожности. Последние исследования показали, что эту важную характеристику человеческой личности можно оценить

количественно, с помощью секундомера. Основано это на том, что разные эмоции — тревога, радость, боль — поразному влияют на то, как человек воспринимает интервалы времени. Иногда минуты кажутся часами, а иногда и целый час может пролететь как миг.

Экспериментаторы разделили группу в 90 испытуемых на три подгруппы со средним, низким и высоким уровнем тревожности. Кроме того, исследовали группу пациентов клиники неврозов, у которых высокое чувство тревожности перешло в патологическое состояние.

Первое испытание заключалось в оценке прошедшего времени: испытуемым предлагали распознать интервалы (в случайном порядке) -4,7, 12,26 секунд. Были выбраны именно эти числа, так как известно, что люди обычно склонны «округлять» свои ощущения, называть интервалы в 10, 15, 20 секунд. Второе испытание заключалось в отмеривании: испытуемому нужно было сказать «стоп» после того, как пройдет, по его мнению, 10, 15 или 20 секунд.

Результаты опыта таковы. Люди со средним уровнем тревожности оказались более других близки к истине — их «оценки» и «отмеривания» временных интервалов были самые правильные. Люди с низкой тревожностью, как правило, «недооценивали» время: считали, что прошло 15 секунд, когда на самом деле прошло 18-у них как бы замедленное время. А для людей с повышенным уровнем тревожности время бежит быстрее, чем на самом деле: они «переоценивают» и «недоотмеривают» временные интервалы. Еще резче это свойство проявляется у больных неврозами с ярко выраженной тревожностью.

Экспериментаторы считают, что по ошибкам, которые делаются при оценке и отмеривании временных интервалов, можно уверенно диагностировать уровень тревожности людей и четко отличать нормальное состояние от патологического.

124

125

КОМПЬЮТЕР ЗАИКАЕТСЯ

"Во дворе трава, на траве дрова" — почему эту с детства знакомую скороговорку нелегко даже взрослому произнести правильно? Ответить на вопрос попытались, как ни странно, не логопеды, а математики. Известно, что при разговоре возбуждаются нейроны мозга, причем каждый из них начинает различать определенный звук. Составив программу для компьютера, ученые смоделировали этот сложный процесс. Компьютер, как и мозг, стал воспринимать речь в виде набора звуков. Когда же настало время быстро напечатать слова на бумаге, компьютер… начал делать те же ошибки, что и человек. Отсюда вывод-говоря скороговоркой, мы произносим слова неправильно не потому, что заплетается язык, ошибается сам мозг. Ученые надеются, что их исследования помогут найти причины, а значит, и способы лечения нарушений речи.

ПЛАЧЬТЕ НА ЗДОРОВЬЕ!

Знакомая картина: упал малыш, ободрал коленку — и в слезы. Не плачь, будь мужчиной, утешаем мы, а он словно и не слышит взрослых, продолжает рыдать в голос и… правильно делает. Ведь, оказывается, слезы не только облегчают страдания — они

еще и лечат. Этот удивительный факт установили сотрудники лаборатории физиологии клетки НИИ экспериментальной кардиологии ВКНЦ АМН СССР, открыв неизвестную ранее эндокринную функцию слезных желез. По мнению ученых, они непосредственно участвуют в процессах заживления…

Почему срастаются переломы, заживают царапины? Объяснить это одними местными реакциями тканей трудно. Далеко не всегда при повреждениях в организм попадают инородные вещества, с которыми борется иммунная система. И ученые предположили, что в организме есть и другая защитная система, специально предназначенная для ликвидации самых различных повреждений — от ссадин и ушибов до отложения солей. Они рассуждали примерно так: если в организме есть общая система заживления повреждений, она не может действовать в отрыве от нервной. А что информирует нервную систему о повреждении? Только боль. В организме болит все то, что нельзя повреждать. Значит, болевой сигнал вполне может быть и командным — включать в работу систему заживления.

Повреждение… боль… А дальше? Вот тут-то и вспомнили о слезах. Реакция плача с биологической точки зрения кажется бессмысленной. Но тем не менее в ответ на боль глаза нередко заволакиваются слезами. Возможно, они лишь внешнее проявление работы желез, которые по болевому сигналу начали вырабатывать биологически активные вещества, ускоряющие заживление? Убедиться в этом — значит получить весомый довод в пользу гипотезы.

Экспериментаторы решили сравнить, как заживают ранки, скажем, у крыс, которые плачут и которые не плачут. Вот только как заставить зверьков плакать, не мучая их? Пошли самым простым путем — поместили крысе в глаз соринку, и, конечно, полились слезы. Чем больше плакала крыса, тем

126

рее заживала ранка у нее на спинке. В среднем же слезы сокращали срок выздоровления на 12 дней! А когда слезные железы удалили, то обнаружили и совсем уж удивительное явление: края ранки начали расходиться, заживать она стала медленнее. В один день кожа теряла упругость, становилась вялой и дряблой, словно старела…

Очевидно, вещества, выделяемые слезными железами в кровь, влияют на тонус кожи, потому что она опять приняла прежний вид, когда начали регулярно вводить крысам вытяжку из слезных желез. И ранка стала срастаться лучше…

А может быть, и наша кожа постепенно теряет свою упругость и свежесть оттого, что с годами мы все реже и реже доводим себя до слез? Не повреждаем ли мы свой организм, стараясь подавить стресс, боясь расслабиться, не давая эмоциям вырваться наружу?

Какую-либо закономерность сейчас установить трудно. Но не исключено, что участие слезных желез в процессах заживления связано с целым каскадом неизвестных еще нам реакций организма. И уж конечно, функции слезного аппарата не ограничиваются только найденными. Исследуя их, может быть, удастся установить и влияние эмоций на процессы заживления.

И возможно, в будущем медики с полным основанием посоветуют нам плачьте на здоровье. Или создадут лекарство из слез? Кто знает, говорить об этом еще рано: ученые нашли лишь первое проявление работы системы заживления — маленькое колесико сложного, во многом неизвестного механизма. А надо понять все устройство, чтобы на строгой научной основе подбирать к нему ключи.

МОЖНО ли ПРОЖИТЬ

ТЫСЯЧУ ЛЕТ?

В 1973 году всю мировую прессу обошло сенсационное сообщение: профессор Д. Бэдфорд из Лос-Анджелеса, зная, что умирает от рака легких, согласился на то, чтобы его заморозили в жидком азоте при температуре, близкой к 200 градусам ниже нуля, и возвратили к жизни, когда медицина найдет эффективное средство борьбы с его болезнью. А через несколько лет в США появилось уже чисто коммерческое предприятие, хозяева которого предлагают всем желающим ту же процедуру — замораживать и хранить человека по его желанию десятки или сотни лет. Впрочем, клиентами могут стать только миллионеры — за обещание сохранить и оживить его в будущем человек должен заплатить астрономическую сумму.

Скажем сразу: если решение про- фессора Бэдфорда можно признать за у. научный эксперимент, то реклама дельцов из конторы по продлению жизни не имеет сколько-либо серьезного научного значения. Это не более чем * уловки бизнеса. Однако сама проблема — продление человеческой жизни путем приостановления на многие годы всех жизненных процессов при низких температурах — является, несомненно, одним из интереснейших и многообещающих направлений научных поисков в наше время. Эта проблема связана с так называемым анабиозом — явлением, достаточно широко распространенным в живой пророде. В самом начале XV 1 11 века

тель первого микроскопа Антони Левенгук обнаружил, что в сухом песке, если его смочить водой, появляются живые микроскопические червячки коловратки. Откуда? Тщательное исследование показало, что коловратки находятся в песке в высохшем состоянии, не подающие никаких признаков жизни, однако и не погибшие окончательно. Это явление скрытой жизни и было названо анабиозом. Оно настолько заинтересовало научный мир, что почти два столетия шли яростные споры ученых по вопросу, возможна ли жизнь без признаков жизни. Ставились сотни различных опытов с коловратками и другими животными. Открылись удивительные факты. Высушенные коловратки оживали даже после того, как их кипятили в воде, держали без кислорода, помещали в сжиженные газы. Французский ученый Беккерель охладил коловраток до температуры, на одну сотую градуса не достигшей абсолютного нуля, — и коловратки выжили! Значит, находясь в состоянии анабиоза, они могут жить и в космическом пространстве.

Около пятнадцати лет назад экскаватор Билибинского прииска в Магаданской области извлек из глубокой выемки необычную находку; в куске ископаемого льда находилось окоченевшее животное, похожее на ящерицу. Его опустили в воду — животное ожило. Это оказался довольно редкий вид земноводных, сибирский углозуб, живущий на далеком Севере. Но как попал он в вечную мерзлоту на глубину более 10 метров? И сколь долго он пробыл в своей ледяной тюрьме? Киевские исследователи, изучавшие воскресшего углозуба, при помощи радиоуглеродного метода дали ответ: земноводное находилось в анабиозе около ста лет. На целый век животное было замуровано в лед, оно не двигалось и не дышало, а, освободившись, возвратилось к жизни.

Многим известно, как оживают через несколько дней, казалось бы, совсем замерзшие рыбы. Достаточно их снова опустить в воду. Стойко переносят замораживание лягушки. В состоянии, близком к анабиозу, находятся во время зимней спячки ежи, тушканчики. Их невозможно разбудить ни громким звуком, ни болью. Заметим, что у животных, находящихся в спячке, физиологические процессы в организме не прекращаются совсем, хотя обмен веществ снижается в десятки раз.

Наконец, та же природа преподносит нам такие случаи, когда экстремальное "испытание холодом" проходят люди.

Утром 26 марта 1960 года рабочие целинного совхоза «Ярославский» нашли своего товарища, тракториста Владимира Харина, в снегу. Он замерз во время бурана, когда шел домой по степи. Тракториста привезли в больницу совхоза. Сердце не билось, зрачки не реагировали на свет, но по цвету лица человек не походил на мертвеца. Может быть, клиническая смерть?

Врачи вспомнили, что в лаборатории профессора В. Неговского проводились опыты на животных, когда, сильно охлаждая их, исследователи продлевали время клинической смерти до двух часов.

Началась борьба за жизнь Владимира. Его ноги поместили в таз с теплой водой, чтобы расширить сосуды. Руки и тело беспрерывно растирали спиртом. В мышцу сердца ввели адреналин-средство, возбуждающее сердечную деятельность. Затем — переливание крови, искусственное дыхание.

Через сорок минут человек начал оживать! Еще раз сделали переливание крови. Больного стали согревать грелками. Прошло двенадцать часов, и Владимир пришел в сознание. Затем врачи боролись за жизнь Харина еще не один месяц и победили. Судя по его рассказу, он пролежал в снегу около трех часов.

Лет десять назад в Японии произошел такой случай. В один из летних

дней шофер рефрижератора Масару Сайто приехал в Токио за получением мороженого. Двухсоткилометровая дорога и жара утомили водителя. Остановив автомобиль у обочины дороги, он залез до получения груза в кузов своей машины. Шло время. Кто-то заметил стоящую без водителя автомашинурефрижератор. Попытки разыскать шофера не увенчались успехом. Открыли рефрижератор и в нем обнаружили Сайто, но уже «замороженного». Термометр внутри показывал 10 градусов ниже нуля.

Замерзшего человека привезли в ближайшую больницу. Несколько часов подряд трудились врачи и оживили человека. По разъяснениям врачей, Сайто вначале отравился газом, который выделялся при таянии сухого льда, а затем «заморозился». Жизнь шоферу спасло, как ни странно, по-видимому, то, что в атмосфере закрытого фургона было повышенное содержание углекислого газа и пониженное содержание кислорода. Опыты, которые проводились на животных, показали, что в таких условиях организм способен без ущерба переносить длительное глубокое охлаждение. Хотя при этом и прекращается работа сердца, жизнедеятельность организма можно восстановить.

Так случай подтвердил то, о чем уже догадывались исследователи: охлаждению организма способствует углекислый газ. Физиологи разобрались, что именно при этом происходит. Повышенное содержание углекислоты подавляет в мозгу центр терморегуляции, и температура теплокровного организма при охлаждении начинает падать, как у холоднокровных животных; клетки организма удовлетворяются все меньшим количеством поступающего кислорода.

Ныне учеными установлено, что каждый орган живого организма нуждается в особых условиях, каждому необходимы свои режимы замораживания и отогрева. Каждая ткань требует своей техники охлаждения, сохранения и

вания. Исследователи уже убедились: то, что годится, скажем, для холодной консервации кожи, не подходит для клеток мозга. Физиологи уже хорошо знают, что эритроциты — красные кровяные клетки крови — надежно консервируются быстрым замораживанием, а с лейкоцитами дело обстоит сложнее, надежного метода их длительного хранения при низких температурах еще нет.

Самая же сложная и главная задача-это возвращение замороженного организма к нормальной жизни. Приведенные выше примеры с замерзшими людьми и их оживлением не могут быть положены в основу решения проблемы, так как полного анабиоза у них не было. К решению этой задачи наука XX века только приступает. Еще никто не может предложить научно обоснованную программу воскрешения из анабиоза высокоорганизованной жизни. Решение этой проблемы находится в руках многих и многих специалистов-биохимиков и биофизиков, физиологов и математиков…

Кстати, о том, насколько хорошо сохраняются ткани и внутренние органы теплокровных животных в условиях холода, наглядно свидетельствуют палеонтологические находки в Сибири. В слоях вечной мерзлоты обнаружены прекрасно сохранившиеся, "как живые", трупы мамонтов. А ведь они пролежали в природном холодильнике тысячи лет.

Бесспорно, что только всесторонние и глубокие исследования могут дать ответ, насколько реальна столь сказочная возможность, как продление жизни человека через замораживание. И такие исследования ведутся во многих странах. Открываются очень интересные факты.

Югославским ученым удалось оживить крыс, охлажденных до 6 градусов, причем животные стали выносливее, у

них гораздо лучше начало работать сердце. Но полного анабиоза у крыс тоже не было, процессы обмена веществ, хотя и замедленные, продолжались. Хирурги Гарвардского университета оживили хомяков после того, как они находились в замороженном состоянии более пяти часов. Экспериментаторы неоднократно оживляли обезьян, находившихся в переохлажденном состоянии, когда животные уже не дышали и сердце не билось.

Самым заметным на этом пути является эксперимент японского ученого Сумидо, которому удалось заморозить в жидком азоте и затем вновь оживить сердца крыс и мышей. При этом кровь была заменена жидкостью, содержащей глицерин. Об этом веществе надо сказать особо.

Дело в том, что при глубоком охлаждении организма одна из самых больших опасностей состоит в образовании в клетках тканей кристалликов льда, а это неизбежно ведет организм к гибели. Глицерин, проникая в клетки и смешиваясь с водой, препятствует образованию в них смертоносных льдинок, так как глицерин замерзает только при минус 76 градусах. Это было важным открытием биологов. В настоящее время найдены и заменители глицерина, в частности полиэтиленоксид. Такие вещества получили название криопротекторов. Их применение в опытах с глубоким охлаждением живых тканей и органов во многом способствует успеху экспериментов. Несомненно, что в будущем будут найдены более эффективные подобные вещества.

Любопытно, что криопротекторы создает и сама природа. В организме одного из видов ос, например, зимой накапливается столько глицерина, что он помогает насекомым не замерзать даже при 40 градусах мороза. Пенсильванские муравьи-древоточцы, подвергнутые охлаждению, тут же начинают накапливать в своем теле глицерин. При комнатной температуре он исчезает.

Некоторые ученые считают, что охлаждение более успешно выдерживают те организмы, которые были предварительно «закалены» — приучались к холоду постепенно. Советский ученый Л. Лозина-Лозинский длительное время держал при нуле градусов гусениц кукурузного мотылька, после этого они спокойно перенесли охлаждение до минус 78 градусов. Швейцарский исследователь Пиктэ «закаливал» улиток, и они после этого выдержали 110 градусов ниже нуля. Вывод ясен: пытаясь погрузить в анабиоз теплокровное животное, надо прежде подавить сопротивление его организма холоду…

Мечта о сказочном продлении жизни человека с помощью ледяного сна решается наукой, и она, несомненно, будет реальностью! Но вот когда? На этот вопрос ответа пока нет. Но уже сейчас научные исследования анабиоза помогают в решении практических задач. Криобиология — наука о влиянии холода на живой организм — открыла новые возможности в медицине. Человека готовят к сложной операции. Организм сильно ослаблен. И врачи вместо обезболивающих веществ охлаждают его тело. С понижением температуры в организме замедляется кровообращение, значит, не будет сильного кровотечения, гораздо легче переносит операцию сердце, резко уменьшается опасность послеоперационного шока, больной быстрее выздоравливает. Эти выводы проверены на многочисленных операциях.

В нашей стране разработан эффективный метод лечения холодом сильных ожогов и гнойных ран. При этом меняется в лучшую сторону характер заживления раны — уменьшается глубина омертвения пораженных тканей, на месте заживления не образуется грубых рубцов. Воздействие холодом помогает и при борьбе с поражениями нервной системы. Теперь установлено,

130

131

что охлажденный организм гораздо лучше сопротивляется многим вредным воздействиям извне.

Большую роль играет холод при операциях по пересадке отдельных органов, при их хранении. Главное здесь — научиться хранить органы длительное время в замороженном состоянии, чтобы хирурги в любой момент могли заменить человеку пораженный. Не будет преувеличением сказать, что криобиология открывает новую эру в медицине.

…А теперь немного пофантазируем. Представьте себе, что в дальний космос, к звездам, улетают с Земли астронавты. Чтобы достичь даже ближайших от нас звездных систем, потребуются многие годы. И небесные путешественники будут находиться все эти годы в ледяном сне, не старея. Пожилой человек хочет увидеть своими глазами, каким станет мир через двести лет. Он сможет осуществить свое желание" погрузившись на два века в анабиоз. А кто-то захочет продлить свою жизнь и на тысячу лет, разбив ее на периоды анабиоза и активных лет бодрствования…

КОФЕИН — ВИТАМИН?

Согласно теории некоторых ученых наш организм многие тысячелетия назад сам вырабатывал витамин С, но в ходе эволюции, когда человек начал жить в местах, где росло много плодов, богатых этим витамином, организм разучился вырабатывать витамин С, и теперь мы должны восполнять его недостаток пищей.

Подобную же теорию выдвинули ученые относительно кофеина. Они считают, что, во-первых, кофеин

своего рода витамин и когда-то наш организм производил его сам в нужных количествах, точно так же как, например, головной мозг производит эндорфины. Тот, кто потребляет много кофеина, постепенно отучает организм от выработки собственного «эндокофеина» — вещества, необходимого для стимуляции работы мозга.

СЕРДЦУ НУЖЕН МАГНИЙ

Почему финны и японцы, а также жители канадской провинции Ньюфаундленд больше других подвержены гипертонии? Причина — избыток натрия в их обычной пище (соленой рыбе и соевом соусе) и в недостаточном содержании магния в питьевой воде. Американские исследователи установили, что за последние годы в городах США, где в питьевой воде больше магния, смертность от сердечных заболеваний была ниже. Ученые некоторых других стран показали, что смертность от этих заболеваний возрастает и при повышенном отношении кальция к магнию в организме. В прежние времена источниками магния служили зерновые продукты и сахар. Теперь они до употребления в пищу подвергаются дополнительной обработке, в ходе которой теряют значительную долю магния. Так, в рафинаде содержание магния в тысячу раз меньше, чем в сахарном тростнике, обрушенный рис лишился пяти шестых своего магния, а другие крупы — более девяноста процентов. Организм способен восполнять дефицит магния за счет питьевой воды, но лишь при достаточной его концентрации. Значит, в местностях с

неблагоприятными природными условиями надо внедрять такую диету, при которой в организме восстанавливаются нормальные соотношения магния с натрием и кальцием.

ЧТО ТАКОЕ ЖАЖДА

Что это значит — хочется пить? Вы замечаете, что во рту сухо, слюна стала густой и вязкой, и кроме того, есть еще какое-то трудноопределимое чувство не во рту и не в горле, а словно бы во всем теле, — словом, пить хочется. Еще в начале нашего века все казалось довольно простым: при недостатке воды высыхает слизистая оболочка ротовой полости, оттого человек и чувствует жажду. Это мнение идет еще от Гиппократа. Лишь около полувека назад появилась возможность измерять точно концентрацию жидкостей тела и выявлять то влияние, которое нехватка воды оказывает на мозг. Сейчас мы знаем, что сухость во рту — лишь побочный симптом жажды, примерно так же, как потяжелевшие веки — признак, но не причина усталости.

Увлажнение рта приносит лишь временное облегчение жажды. Это и естественно: вода нужна человеку как всеобщий растворитель, среда для практически всех биохимических реакций, идущих в организме. Недаром наше тело примерно на 60 процентов состоит из воды. Две трети этой воды находится внутри клеток, около одной трети — вне их. Эта внеклеточная вода, в свою очередь, распределяется между кровью (включая сюда и лимфу, которая, собственно, является фильтратом крови) и так называемой интерстициальной (то есть промежуточной)

жидкостью, которая тонкой пленкой обволакивает все клетки, заходит в малейшие щели между ними. Если концентрация растворенных солей в крови, интерстициальной жидкости или внутри клеток растет (или, что то же самое, падает содержание воды), то через полупроницаемые биологические мембраны вода переходит туда, где ее не хватает.

Говорят, что между двумя «вместилищами» воды в нашем теле существует осмотическое равновесие. Так как организму приходится постоянно терять воду, выводя с ней ненужные и вредные продукты обмена веществ и охлаждая тело, то внеклеточная вода постоянно теряется. Чтобы в нее не уходила жизненно необходимая внутриклеточная вода, запасы воды в организме надо время от времени пополнять.

На естественном перемещении воды через полупроницаемую мембрану от менее концентрированного раствора к более концентрированному основана и работа осморецепторов — клеток, которые сигнализируют о том, что количество воды в организме уменьшилось. Эти клетки расположены в гипоталамусе — области головного мозга, где находятся и некоторые другие важные центры — например, центр голода, центр терморегуляции. Когда вокруг осморецепторов растет содержание солей, вода из них выходит наружу, клетка слегка уменьшается в объеме. Этого достаточно, чтобы у человека появилось чувство жажды. Повреждение этой области мозга приводит к нарушениям чувства жажды, человеку либо постоянно хочется пить, либо вода не интересует его, даже когда губы трескаются от иссушения.

Физиологи проводили опыты: впрыскивали в кровь молодым добровольцам довольно крепкий раствор поваренной соли. Объем осморецепторных клеток уменьшался при этом всего на один процент, и тем не менее у всех испытуемых возникало выраженное

ощущение жажды. При уменьшении клеток осморецепторов срабатывает механизм, называемый в кибернетике обратной связью; возросшая концентрация солей в жидкостях организма вызывает ощущение жажды, человек пьет, и жажда затихает.

Действуют и другие системы регуляции. Кроме определенной концентрации солей в жидкостях тела, организму надо поддерживать постоянное количество крови. Опыты на животных и наблюдения над людьми, потерявшими по какой-то причине большое количество крови, показывают, что после такой кровопотери хочется пить. Но, во-первых, для этого количество циркулирующей крови должно уменьшиться более чем на 10 процентов, во-вторых, чувство жажды появляется лишь через несколько часов. Это очень полезная задержка. Когда лежащий человек встает, кровь, до того равномерно распределенная по телу, частично отливает к ногам. Внизу оказывается около 10 процентов всей крови, и, если бы этот второй механизм жажды срабатывал раньше, нам хотелось бы пить каждый раз при перемене горизонтального положения на вертикальное. Известно, что космонавты на орбите потребляют мало воды: кровь отливает от ног и распределяется по телу более равномерно.

В отличие от осморецепторов клетки, следящие за объемом крови, расположены в стенке сердца. Насколько известно, они определяют растяжение мышцы сердца при наполнении желудочков кровью; чем больше объем крови, тем сильнее растягивается стенка сердца. Сигнал идет в мозг, сообщая; объем крови нормальный.

Наконец, сигналы о жажде поступают и от почек. Когда количество воды в организме падает, у почек оказывается меньше работы. Они сигнализируют об этом, выделяя гормон ренин, который через цепочку других гормонов действует на гипоталамус и вызывает жажду.

Интересен такой вопрос; работают ли эти механизмы жажды в нормальных условиях, когда вода легкодоступна или организм имеет тенденцию запасаться водой впрок, не дожидаясь, пока увеличится концентрация солей в крови, упадет объем крови или уменьшится ее фильтрация через почки? Опыты показали, что различные виды животных поступают по-разному. Крысы, когда есть возможность, выпивают впрок большое количество воды, собаки пьют в основном в ответ на сигналы осморецепторов и рецепторов объема крови. Человек относится к тем видам, которые пьют заранее, не дожидаясь сильных побуждений от центра жажды.

Но вот представилась возможность утолить жажду, и вы напились вволю. Как человек чувствует, что жажда утолена? Насколько известно, тут действует чувство наполненности желудка, или, возможно, мы ощущаем, как вода разбавляет имеющийся в желудке кислый желудочный сок. Во всяком случае, жажда прекращается почти сразу же, как вода попадает в желудок, задолго до того, как она могла всосаться в кровь и подействовать на все три системы регуляции или на какую-то одну A3 НИХ.

ОСТЕОХОНДРОЗ: ПЛАТА ЗА ПРЯМОХОЖДЕНИЕ, ИЛИ ВЕЧНАЯ БОЛЕЗНЬ

134

135

Казалось бы, врачи в повседневной практике чаще всего встречаются с заболеваниями верхних дыхательных путей. Но это не совсем так. По количеству дней нетрудоспособности среди всех хронических заболеваний

века на первом месте стоят радикулиты пояснично-крестцовые и шейногрудные. Радикулит — воспаление корешка нерва, но оно не является обязательным признаком болезни. Заблуждение, однако, имеет отношение не только к названию. В течение двухсот лет после первого описания болезни ошибочно понималась и ее сущность. Ее считали проявлением воспаления седалищного нерва (ишиас), ее корни (корни в буквальном смыслекорешки, канатики) искали в межпозвонковых отверстиях, около костных и хрящевых тканей, но не в самом позвоночнике.

Между тем радикулиты относятся к вертеброгенным заболеваниям нервной системы, то есть обусловленным поражением позвоночника (вертебрапозвонок, генезис — происхождение). Это стало ясно после того, как дрезденские патологоанатомы под руководством известного ученого К. Шморля в 20-е годы нынешнего столетия изучили срезы и шлифы более чем 3000 позвоночников. Оказалось, что, заканчивая созревание к 20–22 годам, позвоночник вскоре вступает в стадию раннего старения, изнашивания. В его прокладках, «шайбах» — межпозвонковых дисках, — под влиянием нагрузок (веса тела, рывковых движений) уже начиная с третьего десятилетия развертываются процессы перерождения. Упругое ядро диска — студенистое ядро — начинает усыхать, уплощаться. Оболочка диска (фиброзное кольцо), связывающая два смежных позвонка и окружающая студенистое ядро, начинает выступать за габариты позвонков (подобно цементному раствору между двумя кирпичами). Со временем процесс перерождения в фиброзном кольце завершается образованием щелей, разрывов. В этих условиях однажды, в момент напряжения (поднятия тяжести, неловкого поворота), еще сохранившее упругие свойства деформированное студенистое ядро прорывается (выпадает) сквозь фиброзное

цо — образуется грыжа диска. Под давлением грыжи раздражаемые нервы посылают импульсы в центральную нервную систему, и человек испытывает сильную боль в пояснице и ноге, или (если грыжа шейная) в шее, или надплечье и руке.

Но оба смежных позвонка еще до выпадения сплющенного студенистого ядра оказываются в неблагоприятных условиях. Постоянное трение о пораженный диск приводит к их огрублению, к образованию краевых костных разрастаний. Этот процесс на границе диска (в прошлом его называли межпозвонковым хрящом, по-гречески — хондрос) и кости (по-гречески остен) и был назван остеохондрозом.

Работы К. Шморля показали, что к шестому-седьмому десятилетию жизни человека остеохондроз в той или иной степени поражает весь позвоночник. Возникает же он главным образом в зоне шеи и поясницы.

Почему именно поясницы и шеи? Такова плата за прямохождение. С переходом в вертикальное положение человек потерял биомеханические преимущества равномерного распределения тяжести на многие позвонки и диски. Для позвоночника лошади или верблюда тяжесть не только собственного тела, но и перевозимого ими груза обычно не чрезмерна: на каждый диск падает лишь незначительная часть нагрузки. Став на ноги и укрепив поясничный отдел на опоре таза, а шейный — на опоре малоподвижного грудного отдела, мы значительно осложнили положение тела в пространстве. Стремясь упасть вперед под влиянием земного притяжения, тело создает наибольшие нагрузки в зоне "точки опоры" — на границе подвижной поясницы и неподвижного таза. Происходит это в условиях неблагоприятного варианта рычага первого рода: короткое плечо — поясница ниже зоны опоры (нижние диски), длинное — все остальное тело. При вытянутых вперед руках это длинное плечо еще более

увеличивается. Подсчитано: когда поднимают на вытянутых руках предмет весом в 10 килограммов, на нижнепоясничные диски приходится нагрузка в 120 килограммов. Как же не выпячиваться тому самому "раствору между кирпичами" — диску между четвертым и пятым позвонками, между пятым позвонком и крестцом? Здесь, так же как и на нижнешейном уровне позвоночника, часто развивается остеохондроз. Вот почему в течение жизни каждый второй человек испытывает боли в пояснице или ноге, в шее или руке. В наименее совершенном звене организма чаще и происходит «поломка». Таким образом, остеохондроз не просто болезнь века, но и болезнь вида. К счастью, это не страшная болезнь: такой относительно малой дани прямохождение стоит. Но и она не обязательна. Как же избавиться от остеохондроза? Каковы последние успехи в его лечении?

Первыми, как это часто бывает в современной медицине, руку помощи протянули хирурги. Когда патологоанатомы установили факт возможного выпадения диска и его давления на нервный корешок, хирурги стали оперировать в зоне диско-корешкового конфликта. Основными инструментами здесь служат скальпель и вычерпывающая диск ложка. Корешок, освободившись от грыжи, как бы оживает, исчезает его отек, в нем улучшается кровообращение. Многие больные, месяцами старадавшие от боли и искривления позвоночника, выписываются в хорошем состоянии.

В мировой литературе сообщается о сотнях тысяч подобных операций. К чести советских хирургов, следует признать: у нас повального увлечения ими не было. Операция обычно делается по строгим показаниям. И впрямь, зачем операция? До «эры» остеохондроза больные выздоравливали и с помощью более щадящей терапии. Другое дело — сдавленность не одного, а многих корешков, расстройство

кания, боли в обеих ногах и другие тяжелые осложнения. В подобных случаях вмешательство хирурга — спасение. Но таких больных менее трех десятых процента от общего их числа. А как же быть с большинством?

Здесь следует сказать о тяжести, частоте и продолжительности приступов болезни. Эти показатели варьируются от терпимых болей в пояснице при наклонах вперед или в шее при резких поворотах головы до весьма тягостных и даже приводящих к инвалидности искривлений позвоночника, слабости в ногах и других проявлений, не говоря уже о болях. Таких признаков остеохондроза множество. Изучением и лечением их занимается специальная наука, выделившаяся на стыке неврологии, ортопедии и некоторых других медицинских дисциплин — вертеброневрология. Всероссийский центр вертеброневрологии создан в Казани. При Казанском же институте усовершенствования врачей создана соответствующая кафедра. В Минске — институт, в Новокузнецке, Липецке, Харькове, Запорожье и некоторых других городахвертеброневрологические отделения в больницах. В этих городах, а также в Орджоникидзе, Ставрополе, Фрунзе, Ленинграде, Новосибирске есть и высококвалифицированные специалисты в этой области. Когда таких специалистов станет больше, это позволит избавить миллионы людей от тяжелых страданий и сэкономить большие средства за счет снижения заболеваемости.

В чем же сложность проблемы? В том, что вертеброгенные заболевания это не только радикулиты (для описания которых в учебниках хватало двух страниц), это и не просто поражения позвонков, дисков и нервных корешков. В большинстве случаев выпяченный диск или костные разрастания деформируют не корешок, а близлежащие ткани, насыщенные болевыми нервными окончаниями (рецепторами). Это они, а не корешки обычно

136

137

ся источником боли и других проявлений остеохондроза.

Болевые импульсы из деформированных позвоночных и околопозвоночных тканей проходят через чувствительные корешки в спинной мозг. Здесь они переключаются на двигательные корешки, по которым импульсы следуют к соответствующим (включая позвоночные) мышцам. Такая передача импульса и составляет содержание болевого рефлекса.

Таким образом, уже одни рефлекторные ответы мышц создают предпосылки для возникновения многих клинических синдромов. Так, напряжение передних мышц позвоночника вызывает вынужденный наклон позвоночника вперед, задних — назад; асимметричное напряжение боковых мышц позвоночника приводит к боковому искривлению-сколиозу. Но рефлекторные ответы не ограничиваются напряжением мышц позвоночника, туловища и конечностей. На импульсы из больного позвоночника реагируют также гладкие мышцы, суживающие и расширяющие сосуды тела. Отсюда побледнение, покраснение, отечность конечности, ощущение зябкости и других явлений. Когда же поражаются позвоночные артерии, снабжающие кровью череп и мозг, появляются головные боли, головокружения и другие проявления поражения мозга. По тем же рефлекторным механизмам развиваются и нарушения питания конечностей, особенно в местах прикрепления сухожилий к костям. Здесь, в зонах нарушенного питания, поражаются болевые рецепторы. В этих местах человек испытывает боли, усиливающиеся при надавливании на болевые точки. Эти зоны становятся источником новых рефлекторных процессов.

Из сказанного видно, что проблема остеохондроза достаточно сложна, поэтому лечение должно быть комплексным и участвовать в нем надо специалистам разных областей медицины. Что же касается читателя, который

рассчитывал извлечь из этой статьи что-либо для себя лично, надо напомнить, что нельзя заниматься самолечением или принимать средства, оказавшиеся полезными для другого больного. Лучше обратиться к врачу с самого начала. Он обязан организовать лечение и, главное, профилактические мероприятия. Есть все основания считать, что будущее вертеброневрологии заключается в основном в разработке вопросов профилактики.

К профилактическим мероприятиям относится множество рекомендуемых лечебно-физкультурных комплексов. Однако нужно учесть, что часто их предлагают не медики или медики — не специалисты по вертеброневрологии. В результате в комплексы, к сожалению, включают позы и движения, опасные при остеохондрозе. Древний принцип медиков "не вреди" особенно важен в отношении позвоночника, лишенного, пусть и на время, своих нормальных опорно-двигательных возможностей. Пока человек испытывает боль в позвоночнике, перегрузки его в положении стоя или сидя, особенно рывковые, чреваты срывом формирующейся мышечной компенсации. Компенсация же — это в первую очередь создание щита, шины, естественного мышечного корсета вокруг пораженного звена позвоночника. Так, для тех, кто еще не освободился полностью от болей в пояснице, недопустимы наклоны туловища с касанием пола руками: мышцы, удерживающие туловище от падения вперед, выключаются уже после наклона на 15–20 градусов, и далее туловище удерживается лишь растягиваемыми пораженными фиброзными тканями. Таково же влияние упражнений, выполняемых на спине, когда больной сгибает ноги в коленях. Абсолютно недопустимы подъемы тяжести в позе "подъемного крана". А вот поза штангиста, совершающего подъем тяжести, исключает неблагоприятный рычаг и сохраняет вертикальное положение. При этом нагрузка распределяется на

все диски позвоночника, а не на одни лишь нижнепоясничные,

Не разрешается и сидение без упора на спинку стула. Стоять и сидеть нужно непродолжительное время. На мышцы плохо действует и длительное пребывание в автомашине. Следует время от времени выходить из нее и слегка разминаться. Еще более опасная демобилизация поясничных мышц происходит в теплой ванне — расслабив эти мышцы, больной всю нагрузку при движениях в ванне и при выходе из нее передает деформированным тканям позвоночника. Короче, легко передозировать различные нагрузки, а они индивидуальны для каждого человека.

Когда же период острых болей пройдет (кашель, чихание или натуживание не отдаются болью в пояснице — стало быть, начинает формироваться защищающий диски мышечный корсет), то можно начинать упражнения лежа на спине. В таком положении при движениях конечностей возрастает активность позвоночных мышц без существенного смещения позвонков.

На первых порах при подобных движениях следует избегать больших рычаговых нагрузок. Так, сгибая ногу в колене, сначала ее не следует поднимать, а лучше скользить пяткой по постели. В дальнейшем можно начать отрывать пятку, а еще через несколько дней уже выполнять в положении на спине упражнение «велосипед».

Превосходный вид упражнений для мышц позвоночника, его фиксации и одновременно растяжения — плавание.

При оценке допустимых нагрузок на пораженное звено позвоночника следует учесть, что опасностью обострения чревата не только интенсивная нагрузка. Движение или поднятый груз могут быть и ничтожными, но если они оказывают воздействие на пораженный диск неожиданно, невзначай, некоординированно, они способны его сместить. Такая ситуация легко возникает при балансировании тела в гололед,

при неудачном замахивании на предмет (мимо цели) и т. п.

Наконец, обосновывая профилактические мероприятия, следует учесть, что основные симптомы остеохондроза — рефлекторные по своей сути. Это значит, что они видоизменяются и усиливаются при наличии, помимо пораженного позвоночника, еще и других болезненных очагов. Последние тоже генерируют импульсы, суммирующиеся с импульсами из позвоночника. Так, заболевание сердца способствует усилению вертеброгенных болей в левой руке, а заболевание органов малого таза женщины — развитию тех же болей в пояснице и одной из ног. Источником подобной же импульсации может быть и охлаждение. Ухудшению способствуют и душевные волнения, ведь рефлекторные процессы осуществляются через центральную нервную систему, и ее состояние вовсе не безразлично для больного остеохондрозом.

Итак, облегчение страданий при вертеброгенных заболеваниях реально и достижимо. Однако только при конструктивном подходе к этой проблеме можно рассчитывать на хорошие результаты.

ЧЕЛОВЕК В МАГНИТНОМ ПОЛЕ

Применением магнитных полей в медицине занимаются сейчас во многих республиках нашей страны. Получены интересные и весьма обнадеживающие результаты, достигнуты определенные успехи. Но объявлять магнитное поле панацеей, некой "чудодейственной силой" преждевременно. Что же касается «рекомендаций»,

передаваемых с рук на руки, то они, как правило, составляются людьми, далекими от медицины. И, следуя им, можно зачастую вместо пользы получить вред.

Какие болезни подвластны магнитным полям? Диапазон их достаточно широк. Например, в клиниках Витебского медицинского института доценты Л. Супрун, М. Никольский, Л. Соловьева успешно применяют магнитные поля для лечения травм опорно-двигательного аппарата, ожогов, ревматоидных артритов, гинекологических и других заболеваний. Их биологическое действие используется при разработке комплексных лечебно-профилактических мероприятий сотрудниками кафедр внутренних болезней, онкологии, туберкулеза. Наши экспериментальные исследования показали, что хорошие результаты дает применение магнитных эффектов при трансплантации органов и тканей, гомо- и лимфосорбции, в гематологии.

Но парадокс заключается в том, что эффект лечебного воздействия магнитных полей очевиден, а вот общепризнанного научного объяснения его механизма до сих пор не существует.

Отсутствуют специальные руководства по методам магнитотерапии, допустимым пределам лечебных доз и величин магнитных полей, показаниям и противопоказаниям к использованию этого физического фактора в медицине.

Поэтому применять магнитотерапию следует лишь при лечении тех заболеваний, о которых мы говорили. Кстати, здесь накоплен уже достаточный опыт. В Витебском областном врачебно-физкультурном диспансере, например, создано даже отделение магнитотерапии, где лечат острые и хронические травмы, воспалительные процессы.

Главный врач этого диспансера Н. Карташов, человек по-настоящему увлеченный, «болеющий» магнитотерапией, вместе с инженерами

ет в создании аппаратов и различных устройств, предназначенных для лечения магнитными полями. Уже налажен серийный выпуск электромагнитного аппарата «Полюс-1». Есть установки, воспроизводящие постоянные и переменные магнитные поля. Разработаны также устройства, работающие без потребления электроэнергии, твердые и эластичные магниты на основе силоксановой резины. Главным врачом городской поликлиники N 1 В. Батовым сконструирована даже установка для намагничивания воды.

Как видите, действие "магнитной воды" тоже изучается. Необходимо только, чтобы все поиски велись на подлинно научном, а не самодеятельном уровне. Для этой цели Министерством здравоохранения СССР и создана недавно проблемная комиссия "Магнитобиология и магнитотерапия в медицине". Ее задача — координировать все исследования, прогнозировать четкие и, главное, научно обоснованные предложения по использованию магнитных полей в практическом здравоохранении для профилактики, диагностики и лечения различных заболеваний.

Магнитными полями и их воздействием на организм человека люди интересовались давно. Еще в трудах Аристотеля говорится о "белом камне" — магнитном железняке, который прикладывали к ранам, В лечебной практике магнит применяли великий Авиценна и такие знаменитые врачи, как Парацельс и Амбруаз Паре.

В XVI 1 1 веке, когда были созданы искусственные магниты, врачи Андри и Туре доложили Королевскому медицинскому обществу Франции, что целебное действие магнита не вызывает сомнений. Именно этот, 1 780 год и принято считать датой рождения магнитобиологии.

В России в 1881 году была издана книга Н. Григорьева "Металлоскопия и металлотерапия", в которой обобщались сведения о лечебном действии

140

магнита, говорилось о том, как с его помощью можно лечить психические заболевания.

Затем о магнитотерапии начали забывать. Однако в 40-50-х годах нынешнего столетия в нашей стране стали появляться научные работы о биологическом действии магнитных полей. Периоды пылкого увлечения магнитными полями сменялись "новой любовью" к электричеству, ультразвуку, таблеткам… Но сегодня магнитные поля, похоже, прочно завоевали себе место под солнцем.

Будущее, вероятно, не только за применениями специальных аппаратов, но и за ферромагнетиками — железосодержащими веществами. Если соединить их с лекарственными препаратами, ввести в организм, а потом приложить или имплантировать магнит, то вещество это соберется в пораженном органе и лекарство будет «работать» в точно обозначенном врачами пораженном участке. Такие экспериментальные исследования сейчас ведутся в Ивановском и Донецком мединститутах, в Витебске и других городах.

МАГНИТ В РУКАХ ХИРУРГА

ВМЕСТО СКАЛЬПЕЛЯ И ИГЛЫ В свои одиннадцать лет девочка уже не раз побывала на операционном столе. А началось все с трагической случайности. В раннем детстве она получила химический ожог пищевода (по недосмотру взрослых сделала глоток ядовитой жидкости) и попала в клинику детской хирургии и ортопедии 2-го Московского медицинского института (в

Филатовскую больницу). Поначалу приходилось кормить ребенка через резиновую трубку. Потом пораженный участок пищевода заменили протезом из толстой кишки. Однако вскоре в месте соединения образовалась почти непроходимая преграда — выступающий внутрь кольцевой рубец.

…Взяв пинцетом прочную нить, хирург проводит ее в надрез на животе. Механические щипчики на конце эндоскопа-тонкого гибкого инструмента, введенного в пищевод через рот, — подхватив поданную снаружи нить, втягивают ее внутрь. Через несколько секунд в руках хирурга уже оба конца. На нить надевается тонкая трубочка — буж. Ее протягивают тем же путем. За первой нитью проводится вторая. К их свободным концам привязывают два небольших магнитных кольца. Первое кольцо вводится в рот, второе — в желудок через отверстие на животе. Через минуту четкие очертания металлических деталек появляются на экране рентгеновского аппарата. Плавно подтягиваемые невидимыми на экране нитями, кольца сближаются, подходя с двух сторон к суженному участку пищевода. Вот они уже рядом, еще ближе, ближе, и вдруг — резкий рывок навстречу Друг другу. Стянутые магнитным притяжением кольца сжимают оказавшийся между ними рубец. Вспоминая, с каким усилием разнимал их хирург перед операцией, нетрудно представить, как сейчас расплющивают они рубцовую ткань.

Операция закончена. Через несколько суток сдавленная часть рубца омертвеет и отпадет вместе со сжимающими ее магнитами. Останется удалить их, и лечение в основном будет закончено.

Оценить достоинство этого нового метода можно, лишь вспомнив, чем располагала медицина до него. Таких больных могла спасти только тяжелая и опасная операция со вскрытием грудной клетки. Удачно выделить пищевод, густо оплетенный крупными нервными и сосудистыми ветвями, было очень

трудно. Первые операции на пищеводе, как правило, заканчивались трагически.

Почему же операция с магнитами начинает широко внедряться в практику только сейчас? Ведь постоянные магниты известны давно.

Да, магниты известны давно, но те, что используются сегодня в хирургии, обладают уникальными магнитными свойствами и появились совсем недавно. Созданные в 60-е годы, магниты из сплавов редкоземельных элементов с кобальтом даже при малых размерах притягиваются друг к другу с большой силой. Это обстоятельство сразу привлекло к ним внимание не только инженеров, но и медиков. Например, кольца, которые применяют при хирургическом лечении пищевода, при внешнем диаметре всего 12–14 миллиметров развивают на расстоянии 5 миллиметров усилие в 300–350 граммов. А сближаясь до 2 миллиметров, взаимодействуют почти в три раза сильнее. К тому же свойства редкоземельных магнитов практически не меняются со временем и почти не зависят от окружающих условий.

Магнитные кольца применяют в клинике не только для лечения пищевода. Разработана, например, оригинальная методика операций на толстой кишке, которая проводится… вне брюшной полости. В этом случае магниты заменяют не только режущий, но и сшивающий инструменты. Вместо того чтобы скальпелем удалять пораженный участок кишки, его концы, не разрезая, зажимают между двумя кольцевыми магнитами. Через несколько суток сдавленные ткани разрушаются и «вырезанный» таким образом участок удаляют. Прижатые друг к другу концы кишки к этому времени срастаются, образуя ровное бесшовное соединение. Установка магнитов занимает считанные минуты, потери крови минимальны, к тому же исчезает необходимость опасных манипуляций в «критических» местах брюшной полости.

С МАГНИТОМ В ГРУДИ

Пациентов сюда, как правило, приводят за руку. Саша тоже пришел на прием с мамой и бабушкой. Мальчик лечился в этой клинике долго и уже привык к больничной обстановке. Взрослые же явно пытаются скрыть волнение. Впрочем, их беспокойство понятно — месяц назад Сашу прооперировали, и теперь предстоит узнать, как идет выздоровление.

Мальчика раздевают. Пожалуй, только ровный ряд швов на груди напоминает об операции. Но это для непосвященного глаза. Хирург еще раз напоминает Саше о необходимости ежедневной лечебной гимнастики. Нагрузка должна быть боль'шой — до усталости и пота.

Истинные причины этого заболевания пока по-настоящему не выяснены. Порок может быть врожденным, иногда же болезнь настигает ребенка в период самого интенсивного роста — в возрасте 3–5 лет. Поначалу это не вызывает заметных нарушений в организме, но с возрастом такой дефект грудной клетки дает о себе знать все сильнее и сильнее. Сдавленные легкие, лишенные возможности как следует расправиться, не могут в меру насытить кислородом кровь. Компенсируя это, сердце вынуждено сокращаться энергичнее и, естественно, быстрее изнашивается. Поэтому к 20–30 годам, а иногда и раньше, у таких больных обычно развивается сердечная недостаточность.

Исправить форму грудной клетки может только хирург. Такая операция очень сложна, однако главные трудности, как правило, начинаются позже. До тех пор пока не наступит полное заживление, грудную клетку нужно удерживать в исправленном положении месяц, а то и два. Надежное хирургическое средство — гипс — здесь неприемлемо, ведь грудь не закуешь в каменный панцирь, она должна дышать. В коридорах клиники много

143

шек в специальных корсетах. Жесткая конструкция, надетая поверх одежды, плотно облегает спину и грудь, но, повидимому, не очень мешает. У каждого вшита за грудину небольшая, запрессованная в биологически инертную резину, магнитная пластинка. Снаружи на корсете установлен другой магнит. Он легко перемещается в разные стороны, изменяя направление силы взаимодействия между магнитами. Усилие вытяжения подбирается так, чтобы внутренняя пластина не пережимала капилляры в окружающих тканях. Устройство простое и надежное: несмотря на недавно перенесенную операцию, дети бегают, играют, смотрят телевизор, слушают сказки. Уже на вторые-третьи сутки они могут садиться, а меньше чем через неделю — вставать и ходить. Оценить это можно, если вспомнить, что раньше после такой операции маленькие пациенты вынуждены были иногда по месяцу-полтора оставаться полностью неподвижными.

Благодаря чему же стало возможно сократить сроки лечения? Удерживают грудную клетку в покое те же магниты из редкоземельных сплавов. Метод был разработан большим коллективом ученых. Под руководством академика АМН СССР Ю. Ф. Исакова объединились детские хирурги 2-го Московского медицинского института, сотрудники конструкторского бюро Министерства электронной промышленности, кафедры патологической анатомии Калининского медицинского института, Центрального научно-исследовательского института протезирования и протезостроения Министерства социального обеспечения РСФСР.

Вот уже восемь лет хирурги 2-го Московского медицинского института не применяют других способов лечения воронкообразной деформации грудной клетки. Успешно прооперировано уже более 150 детей. Лечение с помощью "магнитных корсетов" применяется сегодня не только в Москве, но и в клиниках других городов.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СКАЛЬПЕЛЬ

Хирургические инструменты, в которых роль лезвия исполняет электричество, созданы конструкторами и медиками Харькова. Токи высокой частоты, осторожно рассекая живую ткань, в то же время мгновенно «сшивают» капилляры и сосуды, предотвращая потерю крови. Новый инструмент умещается в небольшом чемоданчике, в который вложен герметический футляр из нержавеющей стали. В нем-то и стерилизуются инструменты, пока врач едет или летит по срочному вызову, — ко времени приезда они уже готовы к операции.

ЛЕКАРСТВА РАЗНЫЕ ВАЖНЫ

Многие века медицина располагает лекарствами из "природной аптеки". Корни и листья, цветки и пыльца растений, вытяжки из тканей животных все это давно используется человеком.

Но в последние десятилетия у природы появился серьезный соперник химия. Постепенно она стала едва ли не главным поставщиком лекарств, вооружив медицину синтезированными лекарственными препаратами, несравнимыми по мощи и разнообразию действия с прежними, природными.

Лекарства сейчас создаются, как правило, из химических соединений, полученных искусственным путем. Быть может, веками проверенные «дедовские» средства — взвары, настойки, примочки из трав — лучше и безопаснее химической таблетки? Не зря ведь в аптеках продают подорожник и ромашку, мяту и шиповник, бузину и липовый цвет… И все это без рецепта.

Книги и брошюры, в которых говорится о применении лекарственных растений, расходятся мгновенно: с рукописных изданий старательно переписывают и немедленно проверяют на практике (чаще всего на себе, своих знакомых и близких) всевозможные рецепты якобы чрезвычайно мощных, но абсолютно природных, а потому, дескать, безвредных лекарств. Идет травяной бум! Как к этому относятся врачи?

Попробуем взвесить хотя бы некоторые «за» и «против».

Зная механизмы действия лекарственного вещества на организм человека, нельзя согласиться, что препараты натурального происхождения так безобидны, как кажется на первый взгляд. Очень многое зависит от дозировки. Такие известные яды, как цианистый калий, мышьяк, стрихнин, в малых количествах практически безвредны, а поваренная соль, ромашка, подорожник, валериана, если их концентрация в организме выше допустимых, могут стать смертельно опасными.

Другой аспект. Известное противомалярийное средство хинин, содержащийся в коре хинного дерева, действует совершенно так же, как и искусственный, полученный синтетически, поскольку их свойства, в том числе и целебные, зависят от химической структуры. Но химическая формула не связана с происхождением вещества — она всегда одинакова, независимо от того, каким образом получено целебное вещество химическим ли путем или из природного носителя лекарственных свойств.

Вспомним историю сильнейшего антибиотика — левомицитина. Как известно, его первоисточником стали почвенные микроорганизмы, выделенные в 1946 году из почвы Южной Америки. С той поры этот штамм (как говорят микробиологи) распространился по всему миру — левомицитин стали получать из продуктов его жизнедеятельности. Так было до тех пор, пока не расшифровали химическую структуру этого антибиотика и не выяснили, что гораздо быстрее и дешевле синтезировать его искусственно, а не выращивать плантации культуры на питательных средах.

Этот принцип — расшифровка и искусственное, химическое воспроизведение природного соединения, а затем создание аналогов — очень важен и в поиске новых лекарств. Действительно, где искать? Ведь число продуктов природного происхождения — пусть сегодня их много, сотни тысяч небезгранично. А вот возможности синтеза поистине бесконечны.

Достижения современной науки позволили не только установить химический состав лечебных растений, но и разработать методы выделения из них различных соединений, которые широко используются в фармакологии.

Было время, когда в лечебных целях люди жевали травы. Затем классик античной медицины Клавдий Гален обосновал необходимость готовить из них настои, отвары, экстракты. Гениальность древнего ученого в полной мере оценили лишь в последние полтора века, когда выяснилось, что в исходном лекарственном сырье много лишнего. При извлечении и последующей фильтрации эти вещества в снадобье не попадают. Это балласт, содержащийся в исходном продукте. Если рационально подходить к выделению наиболее активных целительных веществ (а сегодняшняя наука идет именно в этом направлении), то можно получить лекарственные препараты, идентичные продуктам природного происхождения.

Именно так обстоят дела, хотя и не все это признают.

А увлечение народной медициной, конечно, не беспочвенно. Природа очень изобретательна в подборе компонентов, составляющих действующее начало целебных растений. Так, опий не одно тысячелетие помогает людям избавляться от болей, кишечных колик, расстройства желудка. Когда опий удалось расчленить на составные элементы и выяснилось, что в нем находится выше двадцати различных алкалоидов, был сделан несколько скоропалительный вывод: главное действующее вещество в нем- морфин. Это он придает опию все известные свойства — успокаивает, обезболивает, усыпляет. Но — странное дело1 — при почечных, печеночных, кишечных коликах опий действует прекрасно, морфин же лишь снимает боль, саму же болезнь, то есть спазмы гладкой мускулатуры, усиливает. Почему? Оказалось, в опии есть еще один «работающий» алкалоид- папаверин, как раз и обладающий способностью снимать спазмы. Раз природа случайно создала такой слаженный и полезный «дуэт» алкалоидов, способный одновременно снимать и боль и колики, мудрить, «сочиняя» новое лекарство, не стали. Из опия извлекли балластные вещества и получили препарат «омнопон» — хорошее средство, обладающее как бы двойным лечебным свойством.

Есть, конечно, и другие примеры. Взять хотя бы женьшень, который специалисты называют естественным адаптогеном. Дальневосточный "корень жизни" стимулирует деятельность организма, помогает легче адаптироваться к окружающим условиям. Фармакологи пытались расчленить его на компоненты, изучив каждый в отдельности, однако действующее начало в нем так и не выявили (особенность характерная, кстати, для всех адаптогенов). Возможно, его просто-напросто нет. Нет ведущих голосов, а есть слитное звучание всего хора — благотворное

ствие на организм многих ингредиентов, удачно подобранных самой природой. Тем не менее это вовсе не исключает того, что со временем удастся синтезировать адаптоген более сильный, чем женьшень.

Природа — прекрасный подсказчик, но не более того. Препараты, созданные искусственно по типу природных соединений, по силе своего действия, как правило, превосходят естественные. Достаточно вспомнить также известный с незапамятных времен натуральный алкалоид — кокаин. Это очень сильное и далеко не безвредное местноанестезирующее средство. Еще в 1903 году на основе анализа состава природного кокаина фармакологам удалось приготовить искусственный препарат — новокаин. Он выгодно отличается от своего естественного собрата: обладая анестезирующей активностью, практически лишен наркотических свойств кокаина, его токсического действия.

Словом, лекарственные средства, данные нам природой, надо изучать и изучать. Но не для того, чтобы слепо копировать «придуманные» ею сочетания. Надо идти дальше, создавая в десятки, в сотни и даже в тысячу раз более действенные аналоги.

Итак, травы или таблетки?.. Даже сама постановка вопроса ошибочна. Ответ может быть лишь один: и то и другое. Очевидно, что возможности синтезированных лекарств огромны и в будущем будут созданы препараты, способные побеждать болезни, перед которыми мы сегодня бессильны. Но, конечно, не следует пренебрегать и традиционными природными средствами, соблюдая в то же время по отношению к ним осторожность, помня: это тоже лекарства.

Государственный реестр лекарственных средств примерно на 40 процентов состоит из препаратов растительного происхождения. И это еще одно доказательство в пользу рационального их использования: только по

ям врачей, только в правильных дозировках, только в течение определенного срока)

Как и любое лекарство, препараты из трав могут быть полезны и вредны для организма, и делать для них исключение, уповая на их якобы природную чистоту, для современного человека бессмысленно и неразумно.

ПРИСЯДЕМ, ДРУЗЬЯ, ПЕРЕД ДОЛГОЙ РАБОТОЙ…

Чтобы отсидеть долгие часы за рабочим столом в учреждении, мало одной усидчивости, нужно еще иметь, как говорил Салтыков-Щедрин, чугунную поясницу. Многие конторские служащие испытывают хронические боли в позвоночнике. Для лечения врачи обычно рекомендуют, кроме различных растираний, физические упражнения, которые сложны и к тому же не всегда помогают.

Чтобы снять боли и укрепить позвоночник, ученые предлагают довольно простое упражнение — глубокие приседания, до двадцати раз, которые выполняются, стоя на наклонной доске, так, чтобы пальцы были выше пяток. Такие упражнения нужно повторять не реже чем два раза в день утром и вечером, постепенно увеличивая наклон доски.

ЦЕЛЕБНАЯ СИЛА МЕДИ

Не хотите ли медной пастилы? Или печенья, содержащего добавки меди? Вопросы эти могут показаться по меньшей мере странными. Но не исключено, что уже в обозримом будущем кондитерские фабрики начнут выпускать целебный сахар и другие изделия с микроскопическими добавками меди.

О ее целебных свойствах знали еще в древней Индии: здесь с помощью меди пытались лечить болезни кожи и глаз. Аристотель предпочитал засыпать с медным шариком в руке. Врачи Древнего Востока при переломах костей рекомендовали принимать порошок красной меди, запивая его молоком или водой. И сейчас в Египте и Сирии существует обычай надевать медные кольца на ноги и руки детей до тех пор, пока у них не прорежутся зубы. Из медицинской статистики известен и такой факт: во время холерных эпидемий этот страшный недуг словно обходил стороной рабочих меднолитейных заводов.

Словом, рецепты различных медных лекарств были в арсенале древних врачей всего мира. Шло время, и о лечебных свойствах меди вспоминали все реже и реже. А в наши дни, наверное, мало кому придет в голову, что, если его преследуют постоянные головные боли, быстрая утомляемость, плохое настроение, причиной может быть недостаток меди в организме.

Нехватка меди. А сколько ее должно быть в норме и почему она уходит из организма? У взрослого человека ее приблизительно 100–200 миллиграммов. В сутки нашему организму

146

буется три миллиграмма меди. Хронические заболевания желудочно-кишечного тракта, молочная и некоторые виды мясной диеты, на которых так любят сидеть желающие избавиться от лишнего веса, истощают запасы меди в организме. В результате — уменьшение содержания гемоглобина в крови, бесплодие, ишемическая болезнь сердца, аритмия, нервные и психические расстройства, снижение сопротивляемости организма к различным инфекциям и многие другие недуги.

Но как задержать в организме этот столь необходимый биоэлемент? Проще всего восполнить его потери за счет пищи. Правда, ученые установили, что содержание меди в различных растительных продуктах может отличаться на четыре порядка. Есть продукты, совсем бедные этим необходимым элементом, такие, как коровье молоко или рисовая каша. Питание же, включающее говяжью печень, абрикосы, чечевицу, овес, ячмень, свеклу, арбузы, фасоль, черную смородину, белые грибы, отличается особенно высоким содержанием меди. Очень полезно также есть кизил, терн, лесные яблоки, землянику, клубнику, малину, ежевику и клюкву. Сюда же относятся и некоторые лесные травы, например полынь, зверобой, тысячелистник, донник и душица, в которых содержится от 0,35 до 0,1 процента меди.

Исследования показывают, что медь может быть использована в медицине не только как необходимый организму биоэлемент, но и как эффективное лечебное средство, помогающее избавиться от различных недугов. Так, при лечении радикулитов, полиартритов, миозитов, долго не заживающих гнойных ран, ангин хорошие результаты дает аппликационная металлотерапия. Применяют пластины и диски различной величины — от одного до восьми сантиметров в диаметре и от одного до трех миллиметров толщиной. Для получения большего эффекта медные диски и пластины предварительно

каливают на огне, остужают и очищают наждачной бумагой. Такую процедуру проводят перед каждым курсом лечения.

Медные диски и пластины накладывают на кожу болезненных участков на срок от шести часов до двух суток и прикрепляют с помощью бинтов или лейкопластыря. Курс лечения в зависимости от характера заболевания продолжается от трех до 20 дней.

Иногда у лежачих больных наблюдается уникальный феномен. Диск, прикрепленный бинтом к одному участку кожи, через несколько часов обнаруживается в другом месте, где без всяких повязок крепко сцепляется с кожей. Происходит своеобразная миграция металлического диска, движущегося за счет разницы величин биоэлектрических полей организма.

По наблюдениям, проведенным у 760 больных с различными заболеваниями, аппликации медных дисков и пластин оказывают противоболевое, противовоспалительное и противоотечное действие.

Многими исследователями доказано противовоспалительное действие меди. Ее соли чрезвычайно токсичны для грибков холеры, некоторых респираторных вирусов. Бактериостатйческий эффект меди широко применяется для стерилизации воды, лечения воспалительных процессов слизистой оболочки полости рта и глаз.

Препараты меди могут найти применение и при лечении такого грозного заболевания, как сахарный диабет. В клинических экспериментах была показана эффективность метода, когда больные принимали по 10 миллиграммов сульфата меди три раза' в день. Хороши при этом также медные ванны. Взрослому больному на одну ванну добавляют 40–50 миллилитров 10-процентного раствора сульфата меди. Температура воды подбирается индивидуально. Продолжительность процедур 10–25 минут. Курс лечения состоит из пяти-восьми ванн, как правило

перед сном, и повторяется в зависимости от тяжести заболевания четырешесть раз в год. Но, конечно, прежде чем приступать к лечению того или иного заболевания, надо обязательно проконсультироваться у специалистов.

Ученые проводят и другие эксперименты, используя медь для лечения коклюша, бронхиальной астмы, язвенной болезни и гастритов. Немало еще секретов таит от нас медь. Врачи пока только пытаются подобрать к ним ключи. Но подберут. Обязательно подберут.

ЛЕЧЕНИЕ ^ЛЕЙТОЙ

В санатории для детей, больных астмой, в чехословацком городе Рицани маленьких пациентов лечат довольно необычным методом, который дает хорошие результаты и одновременно является развлечением. Под строжайшим контролем врачей и под руководством энтузиаста этого дела профессора музыки Вацлава Зилки юные пациенты учатся играть на детской флейте. При этом у них тренируются диафрагма и легкие. Такой способ лечения рассматривается пока врачами как экспериментальный, но результаты настолько обнадеживают, что и другие подобные лечебные учреждения начинают постепенно его применять.

ЛЕЧЕБНАЯ КАЛЛИГРАФИЯ

Удивительное явление обнаружили в одной из московских клиник, где лечат от заикания. У больных, которые каждодневно переписывали по нескольку страниц текста печатными буквами, заметно улучшалась разговорная речь, уменьшалось, а затем и вовсе исчезало заикание. Врачи установили, что медленное и старательное написание букв приводит к постепенной перестройке психологического ритма больного в сторону большей уравновешенности, мобилизует его волю. Вместе с каллиграфическим почерком формируется и правильная речь. Метод лечебной каллиграфии одобрен видными медиками и педагогами.

ДИАГНОЗ ПО СКРИПУ

Известно, что больные суставы «хрустят». А иногда и издают легкий скрип. Эти звуки врачи решили использовать для диагностики ревматических заболеваний. Разработанная ими электронная система состоит из частотного анализатора и пьезоэлектрических датчиков, которые наклеиваются вокруг сустава. Датчики улавливают возникающие при движении колебания, а анализатор оценивает по ним

ские изменения. Специалисты считают, что такой способ позволяет по характерным шумам на самой ранней стадии выявить врожденный вывих бедра у новорожденных.

первый признак начинающейся гипертонии, инфаркта миокарда, многих других заболеваний. Выявить их на ранней стадии и позволяет установка ТК-1, созданная специалистами ВНИИ медицинского приборостроения. Она дает возможность получать на телеэкране увеличенное в несколько раз изображение капилляров пальца, который просвечивает специальная лампа. И таким образом, исследовать их, находить отклонения от нормы.

РОБОТ-ПАЦИЕНТ

Медицину невозможно изучить по книгам: будущий врач должен на практике овладеть всеми тонкостями своей профессии. Но пока у студента нет навыков, его обычно не подпускают к реальному пациенту. Как же тогда учиться? Оказывается, роль пациентов могут взять на себя… роботы и электронные макеты отдельных человеческих органов. Современные эластичные материалы позволяют до мелочей воспроизвести анатомическую структуру, а микрокомпьютеры — характерные симптомы болезни. Уже созданы роботы, которые имитируют все виды сердечной недостаточности, нарушения дыхания при астме, воспалении легких. Появились и макеты рук, на которых можно научиться правильно измерять давление и даже останавливать кровотечения.

ДИАГНОЗ НА ПРОСВЕТ

Ученые установили, что своеобразным индикатором работы сердца могут служить капилляры. Нарушения в этих тончайших кровеносных сосудах

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ МАССАЖ СЕРДЦА

Облучение ультразвуком в некоторых случаях может быть целебным для сердца. На мысль испробовать это средство медиков натолкнули сведения о том, что ультразвук стали применять в двигателях внутреннего сгорания, чтобы улучшить перемешивание частиц топлива с воздухом. Очевидно, решили медики, можно ускорить и перемещение некоторых жизненно важных веществ внутри сердечной мышцы.

Пройден длинный путь исследований: от опытов с отдельными мышечными волокнами и изолированным сердцем кролика до экспериментов на животных. Обнаружено, что ультразвук нормализует ритм как больного сердца, так и здорового, например, после быстрого бега. Чем объяснить такой эффект? Авторы работы считают, что ультразвук «раскачивает» оболочки клеток и их внутренние перегородки, из-за чего ускоряется поступление в мышечные волокна кислорода и ионов кальция, которые необходимы для нормальной ритмики сердечных сокращений. Предстоят первые испытания нового метода лечения на людях.

МУЖСКОЕ СЕРДЦЕ ВЫДЕРЖАЛО

Бети Снайт из города Сан-Диего стала первой женщиной в мире, которая родила ребенка после того, как врачи пересадили ей чужое сердце. Малыш вполне здоров. Но перед его появлением на свет врачам пришлось немало поволноваться. Дело в том, что четыре года назад будущей маме досталось… мужское сердце. И медики опасались: справится ли оно со всеми нагрузками беременности и родов.

ЕСЛИ СОЛНЦЕ ВПРЫСНУТЬ В КРОВЬ

— Гипертония меня замучила. Давление подскочило до двухсот десяти и не опускалось. И тогда я решился: взял чемоданчик со своим аппаратом и пошел к медикам. Как говорится, проверил на себе. Шесть сеансов через день — и вот уже два года, как я забыл о недуге.

Так начал рассказ о своем изобретении сотрудник Харьковского физикотехнического института низких температур В. Удовенко. Официально его аппарат, с которым он отправился к знакомым врачам, называется устройством для облучения жидкости ультрафиолетовыми лучами. Но задуман он был для облучения не вообще жидкостей, а… человеческой крови.

Наше стремление "погреться на солнышке" не лишено основания. Еще древнеримские врачи прописывали больным солнечную терапию. И делали это, исходя из практического опыта, не дожидаясь, когда "ее величество теория" все обоснует. В прошлом веке после открытия ультрафиолетовых лучей стало ясно, что именно эта, наиболее активная часть солнечного спектра проникает через верхний слой кожи и воздействует на кровь. Позднее, уже в начале нашего столетия, исследователи установили, что ультрафиолет оказывает губительное воздействие на бактерии. И врачи все чаще стали задаваться вопросом: а что, если этими лучами напрямую «обработать» кровь?

Первым рискнул немецкий врач Е. Кнотт. В 1928 году в клинику, где он работал, привезли молодую женщину, погибающую от болезни крови. Консилиум медиков пришел к выводу, что положение больной безнадежно. И тогда Е. Кнотт предложил родственникам попытаться спасти ее способом, который не пробовал еще никто в мире: взять у пациентки примерно двести миллилитров крови, облучить ее ультрафиолетовыми лучами и снова ввести через вену в организм.

Выбора не было, операция состоялась. И эффект ее оказался поразительным. Уже через несколько десятков минут с лица больной исчезла мертвенная синева, снизилась температура, нормализовался пульс, просветлилось сознание. Вскоре женщина выписалась из клиники.

Казалось бы, после- столь чудесного исцеления новый способ лечения должен был получить широкое распространение. Но ничего подобного не случилось: основным тормозом стало несовершенство разработанных способов облучения крови. Это-то препятствие и устранил аппарат харьковского физика.

Сразу же после появления первых опытных образцов аппарата харьковские медики начали исследования. Пионерами стали кардиологи клиники

торного завода во главе с профессором Н. Лукьяновой. За четыре года они подвергли "ультрафиолетовой терапии" более трехсот пациентов с различными формами ишемической болезни сердца, в том числе с острым крупноочаговым инфарктом миокарда, с послеинфарктным кардиосклерозом, а также находящихся на восстановительном лечении после перенесенного инфаркта.

Наблюдения показали, что уже после нескольких процедур облучения болевые ощущения в области сердца наблюдались у больных в среднем в два раза реже обычного, быстрее нормализовался пульс, уменьшалась одышка, улучшался сон, настроение. Кроме того, у подавляющего большинства пациентов восстанавливался правильный ритм сердечной деятельности, почти прекращались приступы стенокардии, пришло в норму артериальное давление.

Вслед за кардиологами на эксперименты отважились и гинекологи. На протяжении последних трех лет в Харьковском мединституте под руководством члена-корреспондента Академии наук республики профессора В. Грищенко курс лечения прошли около двухсот женщин с острыми и хроническими воспалительными заболеваниями.

— Насколько мне известно, в этой области у нас предшественников не было, — рассказывает врач В. Резников. — Курс лечения облученной кровью мы проводили в сочетании с общепринятой противовоспалительной терапией. Мы провели около семисот пятидесяти облучений. И ни разу не зарегистрировали каких-либо осложнений.

Работы харьковских медиков позволили проникнуть и в некоторые секреты живительного воздействия ультрафиолетовых лучей на кровь. Например, доказано, что после облучения в крови появляются биологически активные вещества, которые заставляют ее

чительно интенсивнее поглощать кислород, усиливать внутриклеточный обмен веществ. Отмечено и усиление кровообращения вокруг пораженных сосудов, стойкое улучшение микроциркуляции крови. Значительно интенсивнее протекали энергетические процессы в тканях. Улучшались и защитные свойства крови. Но все это лишь первые шаги на пути познания. Главные же открытия — еще более эффективные методы лечения, — конечно же, впереди.

ЦЕЛИТЕЛЬНАЯ ГИМНАСТИКА

Чтобы снять боли при артрите — воспалении суставов пальцев, — китайские врачи и специалисты разработали необычную гимнастику. Для ее выполнения создан и специальный снаряд — в виде двух небольших металлических шаров. Но в каждом из них есть более мелкие шарики, перекатывающиеся внутри. Когда пациент монотонно перебирает шары рукой, перекатывающиеся шарики, как утверждают авторы, создают вибрации, которые определенным образом воздействуют на нервные окончания и снимают болевые ощущения.

УЧИМСЯ

У БРАТЬЕВ МЕНЬШИХ

Инженеры, биологи, архитекторы позаимствовали немало патентов у живой природы. А спортсмены? Животные прыгают, ныряют, плавают. А главное отлично бегают. Именно бегуны, пожалуй, больше, чем кто-либо, своими спортивными достижениями обязаны "братьям нашим меньшим".

Сто лет назад наивысшая скорость, доступная человеку, — ее развивали бегуны на стометровке — равнялись 32 километрам в час. Когда ее сравнили со скоростью животных, выяснилось, что даже медлительные слоны и верблюды способны бегать быстрее — до 40–42 километров в час. У газелей же скорость бега достигает 96, а у гепарда — даже 120 километров в час!

Это открытие не обеск/ражило спортсменов и их наставников. Наоборот, они увидели, что в живой природе запасены заветные секреты скорости. Надо лишь подобрать к ним ключи.

СИЛА? НЕТ, ЛЕГКОСТЬ"

Изучая самых быстрых животных, исследователи пришли к выводу, что высокими скоростными качествами они обязаны двум различным механизмам. Например, у гепарда, тигра, зайца главное преимущество — в гибком позвоночнике. Он распрямляется, как стальная пружина, при каждом прыжке. И дополняет силу ног силой мощнейших мышц спины. К сожалению, спринтерам этот вывод мало чем помог: при беге позвоночник остается малоподвижным. Правда, он нашел

менение в беге с барьерами, где сила мышц спины, возникающая при резком разгибании позвоночника, помогала спортсменам брать препятствие.

Второй секрет скорости был подсмотрен у животных с малоподвижным позвоночником — таких, как антилопа, газель, джейран, сайгак. У них высокая скорость бега связана с особым устройством ног. Кости голени у них тонкие, легкие, мышц здесь очень мало. Зато бедра массивные. И именно мышцы бедер, приводя в движение ноги, позволяют быстро бежать. Кроме того, все животные-рекордсмены во время движения опираются лишь на кончики «пальцев» или даже на один «палец», как, например, лошадь или зебра. При такой маленькой площади опоры трение о почву невелико.

Получив столь важную информацию, тренеры стали с успехом применять ее для отбора самых перспективных «легконогих» и тонконогих бегунов. Кроме того, были созданы специальные комплексы упражнений для развития и укрепления мышц бедер. А сами спринтеры, чтобы уменьшить площадь опоры, стали бегать исключительно на цыпочках. Все это позволило уже в первые десятилетия нашего века резко улучшить результаты практически на всех дистанциях. А маскимальная скорость бега возросла до 34 километров в час.

Но природа хранила еще немало секретов, овладеть которыми предстояло человеку. В двадцатые годы таким человеком стал обладатель более десятка мировых рекордов, известный финский бегун Пааво Нурми. Он обратил внимание на то, что самые быстроногие животные движутся не толчками, а очень плавно, будто парят над землей. "Не в этой ли плавности одна из причин быстроты? — задумался спортсмен. — У любого организма запас энергии ограничен. И чем меньше ее тратится на скачки вверх-вниз, на раскачивания из стороны в сторону, тем выше может быть скорость бега". Этот принцип

номичности спортсмен положил в основу созданного им исключительно совершенного для того времени стиля бега. Недаром современники говорили, что Нурми не бежит, а летит над дорожкой.

Когда Нурми заканчивал спортивную карьеру, на другом конце планеты делал первые шаги в спорте негритянский юноша Джесси Оуэнс. В поисках резервов скорости он вместе с тренером изучает движения различных животных, в первую очередь пумы, тигра и, конечно, гепарда. После многих консультаций с учеными рождается вывод: в основе легкости пружинистость мышц, работающих подобно рессорам. При приземлении на лапы во время бега часть кинетической энергии накапливается в мышцах в виде потенциальной, а при отталкивании от земли эта потенциальная энергия снова переходит в кинетическую, придавая дополнительную силу каждому прыжку.

Эти открытия совершили настоящий переворот в технике бега и привели к созданию парадоксальной на первый взгляд теории. Раньше, борясь за победу, спортсмены старались бежать "изо всех сил", напрягая ненужные для бега мышцы — вплоть до мускулатуры лица и верхнего плечевого пояса. От этого движения становились скованными, закрепощенными, и скорость падала. По новой же теории для достижения наивысшей скорости атлет должен бежать расслаблено, свободно, легко, напрягая только те мышцы, которые участвуют в беге.

Ценою упорных тренировок Джесси Оуэнсу удалось освоить такой легкий стиль бега. И в 1935 году происходит невероятное: за каких-нибудь 45 минут он устанавливает на различных спринтерских дистанциях пять мировых рекордов. А заодно- и шестой: в прыжках в длину. Последний рекорд, равный 8 метрам 13 сантиметрам, никто не мог улучшить в течение двадцати пяти лет. Долго оставался непревзойденным и рекорд на дистанции 100 метров:

спортсмен пробежал ее за 10,2 секунды, развив наивысшую для человека того времени скорость — около 36 километров в час.

ПОБЕДА… ДО СТАРТА

В послевоенные годы на международную арену вышли спортсмены нашей страны. Взяв на вооружение все лучшее, что было накоплено отечественной и зарубежными спортивными школами, советские бегуны на равных вступили в борьбу с сильнейшими атлетами мира. Но, идя по следу, не обгонишь. Поэтому советские тренеры и спортсмены стали настойчиво искать новые пути к рекордам, к победам на самом высшем уровне. Одно из наиболее перспективных направлений поиска было связано с изучением свойств нервной системы бегунов, с их психологической подготовкой. И тут оказалось, что это новейшее направление опирается на законы, существующие в живой природе.

Особенно интересны в этой связи наблюдения академика А. Ухтомского, изучавшего повадки животных и свойства их нервной системы. Сравнивая, например, поведение пескаря и щуки, он обратил внимание, что пескарь находится в постоянном движении: реагирует на каждый шорох, пугается и вздрагивает при малейшей опасности. Щука же спокойно стоит на месте и "не разменивается на мелочи". Но в случае необходимости неповоротливая, медлительная щука делает молниеносный, мощный бросок, на который суетливый пескарь, увы, не способен. Сонливостью и медлительностью славятся и крокодилы, бросок которых на добычу неотвратим.

Таким образом, «беспокойные» животные со слабой, высокочувствительной нервной системой проигрывают на "спринтерских дистанциях" своим более «выдержанным» оппонентам. Именно этот вывод можно считать ключевым в современной системе отбора

154

155

бегунов на короткие дистанции. Однако он — условие необходимое, но недостаточное. Человек — существо социальное. В водовороте жизненных коллизий, способных вызывать глубочайшие изменения в его психическом состоянии, он может растерять свои преимущества. И тогда, образно говоря, в повадках щуки появятся черты пескаря. И чемпион может проиграть физически более слабым соперникам.

Иными словами, в споре равных выигрывает тот, у кого выше психологическая устойчивость, кто превосходит соперников в спокойствии, хладнокровии и, конечно, в воле к победе. Эти качества дает психологическая подготовка, эффективность которой подтверждает пример нашего прославленного бегуна Валерия Борзова.

У него, как известно, были средние для спринтера физические данные и к тому же не самая высокая среди соперников абсолютная скорость бега. Но все это имело значение лишь до тех пор, пока спортсмены не встречались в очном поединке. А там неизменно побеждал Борзов.

Причина этого феномена заключалась в высочайшем психологическом настрое советского атлета, его спокойствии, готовности к борьбе, уверенности в победе. У окружающих возникало ощущение какой-то огромной внутренней силы, заложенной в этом человеке, его способности, если надо, совершить невозможное. И соперники в его присутствии как-то тускнели, сникали. По признаниям многих сильнейших атлетов мира, Борзов выигрывал у них еще до выхода на старт.

КТО ВЫНОСЛИВЕЕ?

Уже два года спустя после своих выдающихся побед, полный сил, но без гроша в кармане, Джесси Оуэнс вынужден был зарабатывать средства к существованию в профессиональном шоу, где состязался… с борзыми,

кунами, шотландскими пони. Хотя лошади способны развивать скорость до 75 километров в час, соревнуясь с ними на дистанции 100 метров, Оуэнс неизменно побеждал. И после него спорсмены не раз обгоняли лошадей. В чем дело?

Поскольку лошадей трудно заподозрить в злостном сговоре с организаторами состязаний, ответ пришлось искать ученым. Одни из них считают, что лошади пугались выстрела стартового пистолета и задерживались на старте. Другие заявили, что победы спортсменов случайны, так как на дистанциях 200, 400, 600 и даже 800 метров лошадь должна обгонять человека. Когда же дистанция больше, у спортсменов появляются реальные шансы на победу.

Дело в том, что животные не обладают скоростной выносливостью — они не могут долго бежать быстро. И на длинных, стайерских дистанциях безнадежно проигрывают человеку. Скажем, теоретически гепард мог бы пробежать дистанцию марафона всего за 20 минут. Но с высокой скоростью он способен преодолеть лишь… 90 метров. Точно так же слон может пробежать с максимальной скоростью не более 110 метров, борзая-примерно 400 метров, а африканский страус — не более 800 метров.

Парадокса здесь нет. Высокая скорость нужна животным лишь для того, чтобы оторваться от преследования, скрыться с глаз долой, спрятаться. Или, наоборот, чтобы настичь добычу. Человек же наделен исключительной скоростной выносливостью. В истории спорта известен, например, такой курьезный случай. Во время марафона вместе с бегунами стартовали кавалеристы, которые несли секундомеры. Сначала лошади мчались бойким галопом, потом перешли на рысь. И вот уже они почти останавливаются в изнеможении. Тем временем марафонцы нагнали кавалеристов и перегнали их. И устроители состязаний заволновались:

как быть с секундомерами? Как доставить их на финиш, опередив бегунов? Пришлось срочно организовать конную эстафету и передавать секундомер как эстафетную палочку.

В чем секрет исключительной выносливости человека? Прежде всего в генетических особенностях обмена веществ, энергетике нашего организма, в строении и принципах действия мышечной, дыхательной и сердечно-сосудистой систем. Например, у людей, занимающихся бегом, вес сердца составляет примерно 1,5 процента от веса тела. Поэтому оно обеспечивает отличное кровоснабжение всех органов и тканей. У волка же на долю сердца приходится лишь около одного процента веса. А у грозы лесов — тигра — всего 0,4 процента. Отсюда ясно, почему тигр редко преследует ускользающую добычу. Обычно он нападает из засады.

Помимо генетики, важную роль в повышении выносливости играют систематические тренировки, развивающие врожденные качества. Именно тренировкой человек добивается того, что может пробежать за сутки 200–250 километров. А француз Жан-Жиль Буссике нашел в себе силы, чтобы бежать без сна и отдыха в течение 48 часов, покрыв за это время расстояние в 381 километр 600 метров. Выносливость помогает добиваться и более высокой скорости.

ЧЕТВЕРОНОГИЕ ПАРТНЕРЫ

Как ни велики выносливость и спортивные достижения человека, а в беге на сравнительно короткие дистанции он уступает животным. Поэтому для него они остаются не только кладовой секретов скорости, но и… партнерами по совместным тренировкам. Например, спорстмен из Уганды Джон Акии-Буа много лет бегал за зеброй, стараясь схватить ее за хвост. Знаменитый марафонец Абебе Бикила из Эфиопии тренировался вместе со львом. Конечно, на длинные дистанции лев бегать не

мог. И пока хозяин «накручивал» многокилометровые круги, он сидел и преданно ждал его возвращения. Но когда Бикила оттачивал скорость бега, скучно им не было — лидировали поочередно.

Выдающиеся кенийские бегуны Кипчого Кейно и Уилсон Кипругут независимо друг от друга пришли к выводу, что лучше всего тренироваться… со страусом. Эта сильная птица может бегать со скоростью до 80 километров в час. Но во время тренировок она внимательно следит, чтобы не опережать партнера… более чем на три метра. Для бегуна трудно придумать лучшего лидера. А в спортивной биографии прославленного советского атлета Владимира Куца большую роль сыграли… зайцы.

— Услыхал я в детстве о том, что греческий пастух ловил на бегу зайцев, — рассказывал Владимир Петрович. — Поделился с ребятами, и мы решили попробовать сделать то же самое. Лишь позже я узнал, что история про пастуха — легенда. А догнать вспугнутого зайца можно лишь в том случае, если пробегать стометровку в полтора раза быстрее мирового рекорда — секунд за семь. А такая скорость человеку вообще недоступна. Словом, поймать живого зайца мне так и не удалось. Но быстро бегать, догонять, азартно соревноваться я полюбил на всю жизнь…

156

"О СНЕЖНОМ ЧЕЛОВЕКЕБЕЗ ЛЕГЕНД И ДОМЫСЛОВ"

…По каменистым россыпям ущелий и крутым перевалам идут люди в походном снаряжении. Они забираются в самые труднодоступные уголки гор Кавказа и Тянь-Шаня, исследуют следы на звериных тропах, расспрашивают жителей редких сел и аулов об обитателях окрестных лесов. Их интересует лишь одно живое существо так называемый "снежный человек".

В печати не раз появлялись и сообщения о встречах с неведомым человекоподобным существом, и категорические заявления о том, что его не существует. Интерес то разгорался, то падал, но это отнюдь не влияло на работу людей, ищущих научно достоверное решение загадки. Остается верна теме и экспедиция высокогорного отделения Географического общества СССР — вот уже двадцать лет она продолжает по крупицам собирать информацию. Тринадцать лет одно из подразделений этой экспедиции возглавляет работник Пермского медицинского института Андрей Игоревич Козлов. О работах исследователей пишут по-разному. Иногда — о самоотверженности ученых, бьющихся над разгадкой одной из интереснейших тайн природы. Иногда — о странностях чудаков, гоняющихся за мифическим существом…

— Мы привыкли и к критике, и к иронии, — говорит А. Козлов. — И все же в нашей экспедиции существует правило — избегать лишней огласки.

ется, мы вовсе не утаиваем результаты наших исследований — они периодически публикуются в специальных научных изданиях. А вот когда сведения о работе экспедиции без квалифицированных пояснений попадают в широкую печать, порой рождаются нездоровые сенсации. За ними, как правило, следует туристский бум. В горах появляются сотни любителей острых ощущений, жаждущих встречи со "снежным человеком". Ничего интересного не обнаружив, они возвращаются, раздосадованные, оповещают мир, что "снежного человека" нет и все это — пустые выдумки. А ведь исследователи и не утверждают, что он есть.

Лично я убежден, что на земле нет живого существа, которое бы соответствовало этому невесть когда и как возникшему нелепому названию и «образу», созданному любителями сенсаций.

— Но кто же тогда в таком случае является "объектом изучения" вашей экспедиции?

— У него сотни имен в языках самых разных народов мира. Ученые же пользуются термином "реликтовый гоминид". И чтобы понять, каким может быть это гипотетическое существо, надо напомнить хотя бы вкратце очень непростую родословную человека.

Начнем с любопытнейшей загадки: в свое время археологи, раскапывая курганы скифских захоронений, обнаружили там скелеты, поразительно похожие на скелеты неандертальцев. Почему вдруг они были похоронены рядом с человеком разумным? Что это — случайность, ошибка исследователей?

Определенного ответа нет. Есть лишь гипотеза, которая базируется на научно доказанной современной теории эволюции гоминидов.

Долгое время Дарвину приписывали утверждение, что человек произошел по прямой линии от обезьяны. На самом деле вся его эволюционная теория доказывает, что наиболее реален отнюдь не прямолинейный ход

ции. Если ее представить графически, мы увидим сложное переплетение разветвляющихся и переплетающихся линий. В одном из «узлов» располагается обезьяноподобное существо, общий предок "гомо сапиенс" и современных человекообразных обезьян. А где-то выше находится разветвление, от которого пошли две самостоятельные эволюционные линии. В соответствии с гипотезой, одна ведет к современным людям, другая — к неандертальцам, самым развитым и жизнеспособным из ближайших наших родственников.

— Археологические открытия показывают, что у некоторых форм неандертальца объем мозга был больше, чем у современного человека. Но развиты были не лобные, «социальные» его отделы, а затылочные, «чувственные». И это, по мнению некоторых антропологов, обусловило преобладание звероподобных качеств у нашего родственника.

— Мне больше нравится другая формулировка: это помогло ему лучше приспособиться к жизни в самых разных природных условиях. Можно предположить, что он стал подлинным царем природы. Неандерталец расселился повсюду от приполярной тундры до песчаных пустынь Африки.

Но параллельно с этим развивалась и вторая ветвь гоминидов, наших непосредственных предков. Они, уступая неандертальцам в физическом развитии, превосходили их умом и социальными качествами. С известной натяжкой можно сказать — разум победил силу, наши предки стали теснить неандертальцев. И тем, судя по результатам археологических исследований, пришлось в свое время покинуть удобные для жизни долины рек, где располагались стойбища первобытных людей, отступить на водоразделы с более скудной природой.

О взаимоотношениях наших пращуров и их «двоюродных» братьев некоторые ученые склонны судить по

дам, сказкам о лесных людях, леших, мохнатых великанах, которые есть почти у всех наций и народностей. Из них следует, что «соседи» относились друг к другу с почтительным уважением, осторожностью и старались лишний раз не встречаться. Впрочем, в горных районах Китая до сих пор рассказывают истории, как еще несколько десятилетий назад "лесные люди" жили в добрососедстве с крестьянами глухих деревушек, позволяли себя приручать и даже помогали людям по хозяйству.

— Если продолжить вашу мысль, то и в нашей стране могут уцелеть оставшиеся представители некогда великого племени неандертальцев? Разумеется, в глухих, мало освоенных людьми местах. Но если это так, почему же до сих пор о них нет сведений?

— Я думаю, вы перестали бы удивляться этому, если бы 'прошли по пути нашей экспедиции. Условия для исследовательской работы крайне тяжелые. Каменистая почва почти не сохраняет следов. Нужные нам сведения мы собираем по крупицам.

И все же удалось накопить немалый статистический материал. Сейчас в картотеке экспедиции более пяти тысяч описаний встреч людей с реликтовым гоминидом. В моем архиве более пятидесяти снимков и гипсовых слепков разных его следов. С помощью ЭВМ мы обработали полученные данные, привели их в определенную систему. Это, в частности, значительно сузило район поисков.

— А можно ли на основании этой картотеки представить внешность гоминидов?

— Безусловно, но с одной оговоркой — определенные результаты наших исследований требуют проверки. Итак, рост реликтового гоминида вопреки легендам обычно не превышает среднего человеческого роста. Правда, некоторые взрослые особи значительно выше — до двух метров. Вес их больше двухсот килограммов. Длина шага — от метра до полутора. Ступня,

заметно отличающаяся от человеческой и большими размерами, и строением, хорошо приспособлена для быстрой ходьбы по камням. При ходьбе реликтовый гоминид развивает среднюю скорость более двенадцати километров в час.

Преимущественная зона обитания — горные леса, до зоны снегов гоминид никогда не доходит. Вот почему определение «снежный» не имеет к нему никакого отношения. Живут гоминиды поодиночке. Постоянных убежищ не имеют, днем спят на лежанках из травы и веток. Иногда находили сооруженные ими примитивные укрытия от дождя. В сумерки гоминиды выходят на поиски пищи.

В отношении к людям они не агрессивны, при встречах всегда бегут прочь. И только в пяти случаях из пяти тысяч зарегистрированных гоминиды, защищая свою жизнь, сами нападали на человека.

Удалось исследовать волос, найденный на следе гоминида. Несколько похожих волосков обнаружили и коллеги из тянь-шаньской экспедиции. Выяснилось, что они имеют очень характерное строение, отличное и от волос зверя, и от волос человека.

— Почему же, несмотря на многочисленные доводы, вы не решаетесь говорить о существовании гоминида как о научно доказанном факте?

— Все доводы — пока косвенные, и мы можем лишь с той или иной степенью вероятности предполагать существование реликтовых гоминидов. Чтобы его доказать, нужно изучить сами существа, и не один, а несколько экземпляров. Как это сделать? Устроить облаву? Но ведь речь идет не об обычных животных. Может быть, приручить? Вариант более приемлемый, но и более трудный. Сейчас в нашем институте разрабатывается методика привлечения гоминидов особыми ароматическими приманками-феромонами. Будем надеяться, что встреча все-таки состоится.

ПО СЛЕДАМ «БОЛЬШЕНОГА»

Саскуотч — так называют индейцы огромное, покрытое шерстью создание, которое, как полагают, бродит в лесах северо-западного побережья Тихого океана. Отпечатки его гигантских ступней «заработали» ему еще и другую кличку — «Большеног». Американский антрополог Гроувер Кранц вот уже 15 лет ведет поиски этого вызывающего споры неуловимого животного.

— Те, кому удалось бросить взгляд на это существо, — рассказывает Кранц, — как правило, сообщают, что ростом оно от 2,1 до 2,4 метра при исключительно массивном телосложении и покрыто плотной «шубой» коричневой или черной шерстью длиной от пяти до десяти сантиметров. Лицо гориллообразное, продолговатое. Плечи массивны, широки и приподняты так, что рот и подбородок находятся ниже их. Это чрезвычайно характерно для человекообразных обезьян. Но передвигается оно на задних конечностях на манер человека.

ЖИВОЙ ГИГАНТОПИТЕК?

Коллеги Кранца относятся к гипотезе о существовании саскуотча скептически. Тем не менее, по подсчетам Кранца, к настоящему времени собралось уже около тысячи рассказов о встречах с загадочным существом.

— Из тех 36 очевидцев, которых я опросил лично, — говорит профессор, половина, на мой взгляд, морочили мне голову или добросовестно заблуждались. Но что касается другой

половины, то тут я не могу придраться ни к единому слову.

Но если саскуотч действительно есть, что тогда?

— Это означало бы, что наука совершенно упустила из-своего поля зрения одно из самых крупных и потенциально наиболее важных млекопитающих на Земле, — отвечает Кранц. — Если моя догадка о природе этого существа верна, то оно является ближайшим живым родичем человека, более близким нам, чем даже человекообразные обезьяны. Обнаружение его стало бы биологическим открытием столетия.

Кранц подозревает, что саскуотч — это живой представитель гигантопитеков — огромных приматов, известных науке по находкам ископаемых нижних челюстей и зубов; считается, что они жили от полумиллиона до пяти миллионов лет назад. Размер челюсти заставляет предполагать, что рост и вес этих приматов были сходны с ростом и весом «Большенога».

Кранц говорит, что сходство между гигантопитеком и саскуотчем разительно, и поэтому готов допустить, что гигантопитеки "все еще живут и в наше время".

"Большеног" — это лишь эпизод в многолетней работе ученого в области изучения происхождения человека. Он автор ряда серьезных научных работ, двух учебников по антропологии.

Поворотным пунктом в исследованиях им вопроса о существовании саскуотчастал 1970 год. Тогда из северо-восточных районов штата Вашингтон поступило несколько сообщений о «Большеного». Были сфотографированы и описаны цепочки следов. В результате ученому удалось воссоздать вероятное расположение костей стопы.

— Позднее, когда я сравнил отпечаток нормальной, хотя и гигантской, левой стопы саскуотча с увеличенной до таких же размеров фотографией стопы современного человека, — говорит Кранц, — я увидел, что стопа «Большенога» отличается от человеческой.

порции оказались смещенными: обнаружилось, что пятка непомерно велика, а передняя часть стопы, несмотря на свою величину, относительно куда более маленькая, да и щиколотка была существенно смещена вперед. Но все это представляется вполне естественным.

Затем ученый подошел к загадке с другой стороны. Он рассчитал, насколько именно должна быть смещена вперед щиколотка саскуотча, если исходить из его роста и веса, сообщенных очевидцами. Сделав расчет, он взял гипсовый слепок следа с прорисованными на нем очертаниями костей, измерил расположение щиколотки и получил тот же результат.

— Тут-то я и пришел к выводу, что это создание существует на самом деле, — подытожил он. — Если бы это была подделка, то откуда, спрашивается, фальсификатору знать, насколько должна быть сдвинута вперед щиколотка? В моем распоряжении были слепки, и то мне понадобилось два месяца, чтобы определить ее положение, так что судите сами, сколь блестящей должна была бы быть научная подготовка фальсификатора.

В распоряжении Кранца в настоящее время имеется около 20 слепков со следов саскуотча. Он убежден, что в состоянии отличить настоящий отпечаток от подделки.

ВСТРЕЧА ЛИЦОМ К ЛИЦУ

Летом 1970 года на северо-востоке штата Вашингтон егерь, сопровождавший группу охотников, сфотографировал и сделал гипсовые слепки с отпечатков, оставленных как будто рукой одного из этих животных. Похоже, что саскуотч копался здесь в земле, а потом, выпрямляясь, оперся на нее рукой.

— Его ладонь вдвое шире моей, — говорит профессор, — но вполовину короче. Она хорошо соотносится с отпечатком ноги — пропорции между

мерами ступни и ладони у этого существа такие же, как и у человека.

Вслед за тем Кранц обращает внимание на наиболее примечательную особенность отпечатка ладони; большой палец смотрит в том же направлении, что и остальные. У человека же большой палец отстоит от остальных и поворачивается в сторону ладони. У примата с прямолежащим большим пальцем, делает вывод ученый, не должно быть мускулистого холма в основании этого пальца. Это место у него должно быть плоским, и действительно — на отпечатке оно совершенно плоское.

— Если это подделка, то фальсификатор, должно быть, знает анатомию приматов до мельчайших подробностей, — говорит профессор.

Хотя сообщения о загадочном существе продолжали поступать на всем протяжении 70-х годов, ничего существенно нового к уже известному они не добавляли вплоть до 10 июня 1982 года. В этот день Фримэн — лесной обходчик заповедника, выслеживая лося, натолкнулся на обросшее шерстью двуногое животное ростом примерно 2 метра 40 сантиметров. Они смотрели друг на друга в течение 30 секунд, с расстояния около 60 метров, прежде чем животное повернулось и неспешно удалилось в чащу. Потрясенный Фримэн немедленно связался со своим начальством. Прибывшие на место встречи другие люди обнаружили в земле несколько глубоких отпечатков. Углубления в весьма твердом грунте достигали двух с половиной сантиметров, что указывало на огромный вес тела. С этих отпечатков, как и с других, которые Фримэн и еще один обходчик нашли неделю спустя в нескольких милях от места встречи, были сделаны гипсовые слепки. Во втором месте следы указывали на присутствие двух животных — возможно, самки и ее детеныша. Одно из них, вне всякого сомнения, было тем же самым, что встретилось Фримэну за неделю до этого: в обоих случаях на слепках было

во видно, что второй палец на левой ноге несколько отстоит от остальных.

СКЕПТИЦИЗМ УЧЕНЫХ

Особенностью, превратившей находку этих следов в событие уникальное, явилось обнаружение на нескольких отпечатках папиллярных рисунков кожи. Это строго индивидуальные линии, имеющиеся на пальцах рук и ног, на ладонях и подошвах всех высших приматов.

Слепки исследовали несколько экспертов в области дактилоскопии. Кроме того, их детально обследовали антропологи и зоологи. Р. Олсен, эксперт из Канзаса, говорит, что он "не смог установить факт фальсификации. Если это подделка, то тогда фальсификатор- человек, обладающий обширными познаниями в области дактилоскопии и анатомии. Изготовление такой фальшивки должно быть исключительно трудоемким и длительным процессом".

Вот слова палеонтолога Т. Уайта: "Трудно представить себе, как можно подделать эти папиллярные рисунки. Но я должен воздержаться от окончательного суждения до тех пор, пока Гроувер Кранц не принесет мне зуб или кость". А специалист по ^сравйительной анатомии Т. Грэнд говорит, что не увидел в этих слепках ничего такого, что заставило бы его склониться к мысли о реальности существования саскуотча.

Кранц отдает себе отчет в том, что реальность «Большенога» может быть подтверждена лишь натуральным экземпляром в любом виде.

По оценке профессора Кранца, число жизнеспособных и размножающихся особей этого животного на северозападе Тихоокеанского побережья может составлять от 200 до 2 тысяч экземпляров. Но если этих животных столько, то

почему мы до сих пор не обнаружили их костей?

— Было бы как раз удивительным, если бы мы их обнаружили, — возражает Кранц. — Лесники никогда не находят костей волков, медведей или койотов, если только их гибель — не дело рук человеческих. Когда они умирают естественной смертью, то обязательно забиваются куда-нибудь в непролазную чащу или норы.

Есть сообщения, в которых говорится, что «Большенога» видели собирающим фрукты и овощи, а порой даже ворующим пищу у людей. На основании этих рассказов Кранц делает предположение, что, подобно медведям, эти двуногие существа в основном вегетарианцы. Лишь в каких-то особых условиях они неохотно употребляют пищу животного происхождения.

Занимаясь этими исследованиями, Кранц получает в свой адрес немало критических замечаний. Однако он твердо убежден, что в истории со саскуотчем в конце концов окажется прав.

СУХОПУТНЫЙ кит

Широко распространенное мнение о том, что предки китов некогда жили на суше, до недавнего времени было всего лишь гипотезой. Среди многочисленных доводов в ее пользу отсутствовал самый главный — ученые так и не смогли обнаружить останков животного, которое на заре эволюции ходило по земле, а потом перебралось в океан. Это-то "потерянное звено" и обнаружили палеонтологи.

В речных наносах они нашли кости черепа неизвестного ранее животного, по которым удалось воссоздать его

лик. По всем признакам это животное вполне могло быть предком современных китов: оно хорошо плавало, но большую часть времени проводило на суше. В пользу такого вывода говорило строение костей среднего уха. У современных китов они изолированы пористой костной тканью, за счет чего киты хорошо слышат и ориентируются в воде. У ископаемого же животного, как и у всех млекопитающих, следов подобной изоляции обнаружить не удалось.

ДИНОЗАВР-МАЛЮТКА

Не все динозавры были громадными и страшными чудовищами. Об этом свидетельствует находка, которую палеонтологи поначалу приняли за скелет детеныша ящера. Но более тщательное исследование костей показало, что их строение соответствует взрослому экземпляру. Мини-динозавра назвали «компсогнатус». Ростом он был не выше… индюшки.

ПОКАЖИСЬ, СУМЧАТЫЙ ТИГР!

В середине XVII века голландский мореплаватель Тасман открыл у югозападной оконечности Австралии остров, впоследствии названный его именем. Моряки, побывавшие на берегу, рассказывали, что видели там следы,

похожие на отпечатки лап крупной кошки. Так родилась загадка сумчатого тигра.

А потом животное поймали. Вот как описывали его очевидцы: "Стройное лоснящееся тело размером с волка покрыто черными и серыми полосами, когти острые, зубы тоже заостренные, узкие, голова похожа на кошачью…" Позднее оказалось, что сумчатый тигр, или, как его еще называют, сумчатый волк, не имеет ничего общего с волками. Единственное, что роднит его с семейством псовых, — большой палец на ноге и строение ушей. По остальным данным, «волк» или «тигр» сумчатое животное. Вернее, было им, ведь, по мнению зоологов, последний представитель тилацинов — так называют их ученые — погиб в зоопарке Хобарта в Тасмании в 1934 году.

Что же послужило причиной исчезновения редчайшего животного? Всему виной оказались европейские поселенцы, приехавшие в Тасманию в прошлые века. По непонятным причинам (сумчатый тигр — абсолютно безвредное животное) они объявили ему настоящую войну. С 1888 по 1909 год правительство выплачивало по одному фунту за каждый убитый экземпляр и по 10 шиллингов за щенка. По официальным данным, до 1914 года было убито 2268 штук. На самом же деле — гораздо больше.

Продвигаясь из центральных областей Тасмании в западные, колонисты оттеснили сумчатых волков в дикие, труднодоступные районы. После второй мировой войны свидетельства очевидцев, наблюдавших этих животных в природе, перестали поступать. В 1961 году случайно был убит молодой самец у мыса Каоди. Ученые срочно создали заказник на юго-востоке острова, там запрещены любые проявления человеческой деятельности. Но надежды на успех равнялись нулю.

И вот… Не так давно научный мир облетело сообщение: двое полицейских, несших патрульную службу

далеку от города Дерби, увидели во время обхода участка тасманского «тигра», хорошо знакомого им по рассказам. Он перебегал дорогу в восьмидесяти километрах к северо-востоку от Лонсестона. Зоологи экстренно разработали двухлетнюю программу поисков животного, считавшегося безвозвратно погибшим. В кустарниковых зарослях на северо-западе и западе острова, откуда время от времени поступают противоречивые сообщения очевидцев, на звериных тропах установлено около тридцати кинокамер с современной системой электронного контроля. Ученые регулярно просматривают отснятые метры пленки, но пока, увы, кроме пернатых, пресмыкающихся, грызунов и мелких сумчатых, на экране мелькают лишь летучие мыши да бабочки.

САМООБУЧЕНИЕ "СНЕЖНЫХ ОБЕЗЬЯН"

Когда речь идет о Японии, то редко можно услышать что-нибудь об обитающих там представителях дикой фауны. Зато много разговоров вокруг выведенных японцами удивительных пород домашних животных: например, о карликовых курах хабо, бегающих на коротких кривых ножках, или о породе феникс, у которой петухи обладают хвостами трехметровой длины (чаще всего их поэтому держат на высоких перекладинах, чтобы они на земле не испортили волочащегося за ними роскошного хвостового оперения). Можно услышать о выведенных в Китае золотых рыбках, которым японцы «приделали» путем длительного отбора преувеличенно длинные вуалевые хвосты,

166

167

мешающие рыбкам плавать. А кур породы Иокогама никто не держит ради яиц, а только ради их неправдоподобно странного вида.

Японские зоопарки так же переполнены людьми, как и вся Япония.

Несмотря на перенаселенность, в Японии еще сохранились некоторые виды диких животных, правда, их мало, но зато они необычные. В северояпонских Альпах, например, на высоте 2–3 тысяч метров обитают тундровые куропатки. Ушли они туда после последнего оледенения, когда повсюду на Земле стало теплее. Однако во всей Японии их на сегодняшний день осталось лишь 520 штук.

На японском севере обитают и так называемые "снежные обезьяны". Они живут, не таясь, в заповеднике Игодукани (в переводе "Адская долина"). Как это ни странно, но до 1948 года никто и не подозревал о существовании здесь этой популяции японских макак, пока профессор Итани из университета Киото не занялся их изучением. Дело в том, что "Адская долина" — место самых поразительных природных контрастов: из-подо льда бурлят гейзеры и вытекает кипящая вода. У здешних макак особенно густой мех, что придает им более мощный и упитанный вид, чем это есть в действительности. Но самое интересное, что они изобрели особый трюк, с помощью которого им удается пережить здешние холода: они залезают по самую шею в горячую воду и просиживают там большую часть дня. Тепло воды спасает их от леденящего холода воздуха. Все это напоминает финскую сауну. Часто обезьяны усаживаются и в тех местах, где из-под земли вырывается пар — прямо как в настоящей парной! И только во второй половине дня, когда солнце уже успевает прогреть воздух, животные выходят из воды, чтобы обсохнуть и поесть. Обсыхать помогает им также привычка перебирать друг у друга шерсть как бы в поисках паразитов. Но делают они это

нюдь не для ловли блох, как подозревают многие посетители зоопарков, у обезьян в отличие от некоторых нечистоплотных людей ни вшей, ни блох не бывает. Такое перебирай ие шерстного покрова выражает у этих животных заботу, внимание к ближнему, любовь и сплоченность. К тому же оно им просто доставляет удовольствие.

Эти игодуканские макаки, живущие на самом большом острове Японии Хонсю, — наиболее северные обезьяны мира; обитают они на широте Рима. Это от нас, людей, они забирались все выше на покрытые снегом горы.

"Снежные обезьяны" протаптывают в снегу тропинки и следуют по ним гуськом, друг за другом. Они выкапывают из-под снега коренья, листья, ягоды и различных насекомых. Недавно они обнаружили, что и кора деревьев-съедобная вещь. Не пойми они это, им вряд ли удалось бы продержаться здесь зимой. Так, во всяком случае, считают специалисты. Ведь в прежние времена эти обезьяны зимой спускались в более низкие, богатые кормами места. Кроме коры, они употребляют в пищу и горьковатую на вкус хвою и почки деревьев.

В последнее время организована подкормка "снежных обезьян". Специальный служитель приносит им ежедневно немного зерна.

Самцы к пяти годам обычно уже завоевывают себе свое место в стаде и сохраняют его за собой в течение всей жизни, а доживают они иногда до тридцатилетнего возраста.

В распоряжении этой группы обезьян пока еще есть лес в качестве жизненного пространства. Но ведь лесов в Японии становится с каждым годом все меньше. Людям нужна древесина. И хотя площадь Японии равняется примерно Калифорнии, но в Калифорнии живет только 20 миллионов человек, в Японии же- 115 миллионов!

А наблюдения за другой группой макак, проводимые в течение последних тридцати лет, открыли науке

тельные данные, имеющие самое непосредственное отношение к поведению человека в доисторические времена. Живет эта группа, насчитывающая около ста голов, на одном из самых южных островков Японии — Кошима. Им явно вольготнее, чем "снежным обезьянам"! Островок имеет всего три километра в окружности, и никого, кроме нескольких ученых, там не бывает.

В стаде этих обезьян наблюдается строжайшая иерархия. Группа всегда бежит в одном общем направлении, а не разбегается в разные стороны. При этом детеныши и самки всегда оказываются посредине. Вожаку островного стада — 40 лет, что соответствует 80–90 годам у людей. Он всегда бежит впереди вместе с еще одним «руководящим» самцом и несколькими другими, более низкого ранга, а молодые самцы составляют арьергард. Если стадо задерживается где-либо на одном месте подольше, самки с детенышами непременно будут сидеть посредине вместе с могущественными «шефами». Молодым самцам доступ туда запрещен, и они рассаживаются на почтительном расстоянии вокруг основного семейства. Когда у самок появляются грудные детеныши, их подросшие сыновья бывают вынуждены примкнуть к обществу молодых холостяков.

Самцы на "руководящих должностях" имеют преимущественное право на самок. Однако они, как правило, довольствуются лишь некоторыми из них, не претендуя на всех сразу. Случается, конечно, что кто-то из высокопоставленных отберет жену у молодого супруга. Но обычно самка, завидя издали приближающегося к ней «шефа», сама поскорее удирает прочь, чтобы несколько позже снова вернуться к своему молодому партнеру. Именно «партнеру», а не «мужу», потому что брачные узы здесь длятся лишь от четырех до шести дней, а то и один день, беременность же длится пять месяцев.

Ученые, изучавшие много лет обезьян острова Кошима, к великому своему

удивлению, установили, что поведение их далеко не всегда инстинктивно и даже не унаследовано от родителей. Многому для себя полезному они учатся сами. В первую очередь попрошайничеству. Поскольку обезьян регулярно подкармливают пшеном и бататом, некоторые из них, завидя человека, начали усаживаться перед ним на задние лапки, протягивать передние вперед и, загнув пальцы «горсткой», держать их так до тех пор, пока человек не полезет в карман и не достанет орехи или зерна. Точно таким же жестом просят милостыню люди.

Батат для обезьян обычно высыпали прямо на прибрежный песок. А кому приятно есть клубень, приправленный песком, который противно скрипит на зубах! И вот как-то (было это в 1953 году) одна молоденькая самочка по кличке Имо схватила такой испачканный в песке клубень, понесла его к воде и помыла. Месяц спустя ее примеру последовала другая обезьяна. Рационализация привилась. Спустя четыре года уже пятнадцать обезьян научились старательно мыть батат, а к 1962 году это делало уже почти все стадо. Следовательно, можно утверждать, что личный опыт был передан дальше. Не так ли начиналась вся наша человеческая культура? Прежде других этому научился молодняк, а именно двух-трехлетки; среди подростков и более старых самцов почти никто не перенимал удобного новшества. Зато его переняли вскоре отдельные взрослые самки. Однако вряд ли это объясняется тем, что самки умнее и способнее к обучению, чем самцы. Просто самочки продолжительное время, а то и пожизненно остаются рядом со своими матерями, в то время как молодых самцов очень скоро прогоняют из семейства. И все-таки должно было пройти целых десять лет, пока полезное открытие сделалось всеобщим достоянием.

Следующим этапом был "за со л". Поначалу макаки носили свой батат мыть в небольшой впадающий в море

ручей, следовательно, в пресную воду. Но, по-видимому, им пришелся больше по вкусу подсоленный батат; во всяком случае, все больше обезьян переходило на полоскание сладких клубней в соленой морской воде и носило их на морское мелководье, несмотря на то, что идти было дальше, чем до ручья.

Но самым большим открытием было отделение пшеничных зерен от песка. До 1956 года макаки собирали рассыпанные на берегу пшеничные зерна, выбирая каждое по отдельности из песка. Процедура эта довольно длительная и утомительная. Но в один прекрасный день все та же смышленая Имо схватила полную пригоршню песка вместе с зернами и, поднявшись на задние лапы, отнесла его к мелководью, где и бросила в воду. Песок пошел ко дну, а зерна всплыли на поверхность. А тут их уже легко было выловить и съесть без скрипящих на зубах песчинок. К ноябрю 1958 года такому способу обучились следующие три обезьяны, в 1959 году им пользовались уже восемь, и постепенно все больше особей приспосабливалось освобождать в воде зерна от песка.

Именно поэтому им приходилось подниматься на задние лапы и идти, держась вертикально, — ведь руки у них были заняты. Может быть, как раз так начиналось прямохождение у человека пять или шесть миллионов "лет тому назад? Ведь не зря же обезьяны наши ближайшие родичи в животном мире!

Следующим нововведением было купание. В 1959 году ученые поставили следующий опыт; чтобы заманить обезьян в море, им бросали туда земляные орехи. Некоторые действительно отваживались за ними туда залезать. Через какое-то время таких смельчаков становилось все больше, и они безбоязненно бегали по мелководью. Коекто из молодых во время жары начинал прыгать в воду со скалы. Они плавали с огромным удовольствием в прохладной воде — добыча пропитания

превратилась в игру. Отдельные особи решались даже нырять, проплывая под водой некоторое расстояние, доставали со дна разные предметы, но прежде всего водоросли. Через несколько лет вся молодежь пристрастилась к новой для себя стихии, из взрослых же только четвертая часть последовала примеру молодежи.

На том же острове Кошима удалось выявить, что обезьяны вовсе не все одинаковы, так же как и люди. Нужно иметь унаследованные способности, и тогда легче чему-нибудь научиться. Имо, которая додумалась мыть батат и пшеницу, происходила из семейства, родоначальницей которого была Эба. К тому же семейству принадлежал и самец Эго, первым прыгнувший в воду. Восемь из пятнадцати членов "семейства Эба" усвоили все описанные мною "раннекультурные навыки". Шесть остальных усвоили по крайней мере три из них. Во время теста, который провел с ними доктор Нассо Каваи, ни один из них не выполнил менее шести пунктов (из десяти возможных).

Наименее способным проявило себя семейство Нами. Семеро детей Нами едва сумели усвоить два из новых усовершенствований, а некоторые не усвоили ни одного. Были и такие обезьяны, которые научились ловко использовать в своих интересах достижения «новаторов». Стоило тем бросить в воду горсть песка с зерном, как они на них нападали и отнимали заслуженный другими обед. Особенно отличались в разбойничьем промысле сама Эба и ее старшая дочь Санго, которые никогда не утруждали себя промьГванием пшеницы.

Не правда ли, и среди людей такое бывает?

"И РАСПОЛЗЛИСЬ ОЖИВШИЕ ЩИТЫ…"

Древняя индийская легенда повествует: когда мир был молод, дерзкие великаны посягнули на права богов, и разразился меж ними бой. Страшен был гнев богов, и в панике бежали уцелевшие великаны… На поле боя остались лишь щиты и павших и бежавших. Для того чтобы неповадно было людям впредь гневить богов, а также ради сотворения еще одного чуда они вдохнули жизнь в эти щиты. И расползлись щиты по земле, обросли лапами, головами и хвостами, превратившись в черепах.

Палеонтология объясняет происхождение этих рептилий не столь драматично и не столь просто. Впрочем, миллионы драм стоят за происхождением любого вида, а черепахи как-никак целый отряд, насчитывающий 210 видов. Из 26 семейств черепах до наших дней дожило меньше половины, а произошли они от примитивных рептилий котилозавров еще в триасе. Черепаху от другой рептилии отличит любой по ее костяному, покрытому щитками панцирю. Верхний щит черепашьей брони называют карапаксом, нижний — пластроном.

Первочерепахи еще не умели втягивать конечности и голову в панцирь, вернее, им некуда было их втягивать: панцирь-домик еще не сформировался — лишь спина их была покрыта роговыми щитками. По такому же принципу «устроены» современные морские черепахи.

Черепахи из рода мейолания ползали на просторах Австралии и Южной Америки, но до появления человека. Они

были крупнее современных, достигали пяти метров в длину. Вот уж поистине живой танк!

Останки крупных черепах давностью примерно в 80 тысячелетий нашли на островах Тихого океана Лорд-Хау и Уолпол. Как они туда попали, остается одной из многих тайн палеогерпетологии.

Пещерные люди из панцирей крупных черепах, остававшихся после пиршеств, делали щиты, использовали их как емкости, изготавливали и всякую другую утварь.

Среди двух сотен видов ныне живущих черепах некоторые встречаются и у нас в стране. Правда, на землях предков славян встречался лишь один вид-болотная черепаха, скрытная обитательница заросших водоемов. Славяне называли ее «желвью» (вспомните бегающие по скулам в минуты гнева "желваки"), но видного места в фольклоре, религии, космогонических представлениях черепаха у них не заняла.

Иное дело в землях, где черепахи более обильны и числом, и видовым составом. Так, при раскопках в окрестностях азербайджанского города Мингечаура археологи наткнулись на своеобразные захоронения в гигантских кувшинах, датированные Х-XI веками до нашей эры, где, помимо человеческих останков, находились и панцири черепах, видимо, игравших какую-то обрядовую роль у древних азербайджанцев.

А еще дальше на юг и на восток черепахи становятся героями сказок, символами богов и даже… держат на своих панцирях Землю…

Каждый, наверное, видел черепах в зоопарках, живых уголках школ или в зоомагазинах. В СССР обитают два вида сухопутных черепах: степная и средиземноморская. Внешне они почти ничем не отличаются, только количеством когтей на передних лапах: у средиземноморской их пять, у степной — четыре. Средиземноморская

водится в республиках Закавказья и Дагестане, встретить ее можно, к примеру, в береговой полосе Каспия.

Отправимся туда на экскурсию в марте. Как-то сразу, вдруг, появляются черепахи. Они выползают из своих зимних убежищ в норах или у корней тамариска. Черепахи вяло щиплют траву, набираясь сил для весенних турниров. Завидев человека, они спешно втягивают серую морщинистую шею, со свистом выпуская воздух, и, забаррикадировавшись мощными крупночешуйчатыми лапами, замирают. Если хватит терпения, то вы увидите, как лапы потихоньку раздвигаются и в просвете появляются точечные ноздри, а затем и вся голова со слезящимися глазами. Чем дальше к весне, тем более оживляются черепахи, а в брачный период их неуклюжесть вовсе пропадает.

Они гоняются друг за другом с небывалой поспешностью, таранят ожесточенно соперников панцирями. Победитель устремляется за самкой и обходится с нею довольно грубо, кусая за лапы, а если она не останавливается, то стремится забежать вперед, таранить ее. Такими негалантными методами эти «латники» пытаются и завоевать благорасположение своих "дам сердца", и отбить атаки соперников.

Когда у черепах отгремят бои, они расползаются, и через месяц-полтора самки, вырыв в укромном месте ямку, откладывают в нее до пяти крупных яиц и засыпают их землей. Кладка предоставлена сама себе до осени, когда появляются крохотные черепашки, любимцы детворы. Их часто ловят — ведь это несложно — и приносят домой досужие "друзья природы" — как живую игрушку. Такие игрушки могут протянуть год-два, не более, ибо «натуралисты» не ставят себе целью поинтересоваться, как же содержать черепах ^мои, когда их вольные братья и сестРЫ уходят на зимовку. А вообще средиземноморские черепахи долговечны — о" ь сведения об одной из них, прожившей 115 лет. В неволе

морские черепахи неплохо размножаются.

Древнегреческий философ Демокрит любил приводить забавный пример, призывая не удивляться, если кому-то на лысину с неба свалится черепаха. По его мнению, черепах роняли грифы или ягнятники — пернатые хищники, — чтобы расколоть их панцирь, принимая блестящую макушку за камень. Орел с черепахой в когтяхсюжет известной эзоповской басни.

В Закавказье средиземноморская черепаха по сей день особой редкости не представляет, хотя хозяйственное освоение угодий на ее численности, безусловно, сказалось. Правда, одно время ее причисляли к «вредным» животным, она-де вредит… посевам сельхозкультур. Сейчас эта точка зрения воспринимается как анекдотическая; навряд ли «вредом» можно считать склонность черепах обгрызать спелые грозди винограда, достающие до земли.

Почему же она занесена в Красную книгу СССР и МСОП? Дело в том, что ее почти полностью истребили на большей части ареала за рубежом нашей страны: во-первых, из-за вкусного мяса; во-вторых, переловили поставщики европейских зоомагазинов. Лишь с 1967 по 1971 год в Англию ввезли миллион балканских и средиземноморских черепах, США за два года импортировали 3 миллиона рептилий, из которых 80 процентов составили черепахи. В Закавказье черепашатина не в почете — поэтому они у нас еще сохранились.

Другая охраняемая черепаха нашей фауны настолько необычно выглядит, что ее не мешало бы описать поподробнее. Это дальневосточная мягкотелая черепаха. «Мягкотелая» потому, что костяной панцирь обтянут сверху мягкой кожей, щитки под ней невидны. Похожая на овальный серый блин, медленно ползет черепаха по дну водоема, переставляя передние лапы с тремя острыми когтями (отсюда родовое название «трионикс»

172

173

ски "три когтя"). Змеевидная шея со смешным хоботком на конце осторожно вытягивается: замечена добычарыбка или лягушка. Стремительный выпад — и жертва схвачена намертво. Хотя зубов у трионикса нет, раны, нанесенные острыми, как бритва, краями челюстей, очень серьезны.

Когда добыча крупна (а большие черепахи, достигающие тридцати сантиметров в длину, отваживаются нападать на птиц и мелких зверьков, если они окажутся в воде), трионикс пускает в ход и когти.

Живет эта черепаха в реках и озерах у нас на Дальнем Востоке, а также в Китае, Корее, Японии, Вьетнаме и на острове Тайвань. Обычно выбирает реки медленно текущие, с илистым дном. Она закапывается в ил и подолгу лежит, выставив хоботок. По мнению некоторых ученых, хоботок этот служит приманкой для рыб, своеобразной имитацией червяка.

Иногда трионикс выползает на берег погреться на солнышке, но при малейшей опасности тут же бросается в воду, а бегает он довольно быстро (не в пример своим сухопутным родичам), плавает же еще быстрее, отчаянно загребая перепончатыми лапами. И тем не менее, несмотря на проворство в защите и нападении, а также на почетное место в мифологии и религиях дальневосточных народов, трионикса постигла та же участь-гастрономическая привлекательность пересилила опасения и предрассудки. Японцы настолько оценили мясо трионикса, что, переселившись на Гавайские острова, специально завезли и акклиматизировали эту черепаху.

В воде трионикс может, не поднимаясь к поверхности, находиться гораздо дольше, чем наши другие пресноводные черепахи — болотная и каспийская, — до 10–15 часов.

Такие «достижения» для животного, лишенного жабер, возможны благодаря интересному приспособлению: внутренняя поверхность глотки трионикса

усеяна сосочками, и кислород поглощается ими из воды. Поэтому черепахе нет необходимости подниматься, чтобы глотнуть воздуха. Примерно треть всего потребляемого кислорода усваивается ее организмом через выстилку глотки. Кожа трионикса также весьма проницаема для растворенных газов, солей и воды, и его с полным правом можно назвать "земноводным пресмыкающимся". Поэтому, когда в пруды, населенные рыбой и мягкотелыми черепахами, попадают вещества, губительные для первых, черепахи страдают тоже. Более «твердокожие» и дышащие легкими их собратья — болотная и каспийская — загрязнение воды переносят куда легче.

Последняя долгое время числилась врагом промыслового рыбоводства, пока не было доказано: у наиболее крупных каспийских черепах основу питания составляют амфибии и водная растительность.

Водных черепах губят суровые морозы, наземных — тоже. Наземные еще частенько застревают в нефтяных ловушках или вязнут в раскисшем солончаке — видно, забредают туда, обманутые блеском, в поисках воды. Но эти потери для популяций' не идут ни в какое сравнение с заготовками: в Казахстане в год до 150 тысяч, в Таджикистане-до 100, в Узбекистане до 200 тысяч. И это все для зоомагазинов и изготовлений наглядных пособий. Непростительная расточительность.

Чрезвычайно редкие в наших водах гостьи — морские черепахи. Теплое течение Куросио заносит этих морских бродяг к берегам Дальнего Востока, заплывают они и в Черное море, где могут попасться рыбакам. Так, 28 августа 1940 года черепаху логгерхеда поймали неводом в заливе Петра Великого, ловили там и кожистых черепах. Молодого логгерхеда раз поймали на удочку моряки у причала Мурманска. После этого морские черепахи не раз попадали в наши зоопарки, Московский и Ленинградский, и жили там подолгу. Им

174

готовили искусственную морскую воду, растворяя соли, и в такой воде черепахи чувствовали себя прекрасно, росли как на дрожжах и поедали рыбу с завидным аппетитом: увлекшись, вполне могли отхватить палец.

Морские черепахи скитаются по морям не бесцельно. Раз в сезон, влекомые инстинктом, самки всех видов морских черепах выходят на сушу для откладки яиц, выходят именно в тех местах, где они сами некогда появились на свет. Эта тайна волновала герпетологов много лет — о том, как люди шли к ее разгадке, написана масса научных работ.

Чтобы постичь тайны миграции черепах, их метили и металлическими пластинками, и воздушными шариками, и радиопередатчиками — пытались привлечь к слежению за ними искусственные спутники Земли.

Видимо, к черепашьим миграциям «причастен» дрейф континентов: вначале они паслись на мелях неподалеку от пляжей, куда выползали для откладки яиц и обогрева. Но постепенно расстояние от пастбищ до "родильных домов" стало исчисляться тысячами километров, однако черепахи остались верны своей родине, и им приходится теперь устремляться в далекий и опасный путь… Так, черепахи, живущие у бразильских берегов, плывут откладывать яйца к островам Вознесения — это 2250 километров океанического пространства! Плывут днем и ночью, но попытки объяснить их невероятную навигационную способность ориентироваться по солнцу, равно как и по звездам, потерпели крах. Биологи в конце концов сошлись на том, что "компасное чувство" морских черепах основывается на анализе еле заметных сдвигов химизма морской воды.

"Навигационные способности" черепах не единственная и не последняя загадка, которую они преподнесли биологам. Долгое время их внимание привлекала черепаха ридлея атлантическая — никак не удавалось найти

место, где размножаются ридлеи, а среди рыбаков бытовало мнение, что эта черепаха гибридная и посему вообще неспособная к размножению. Разгадка пришла недавно. Ридлеи со всей Атлантики собираются для откладки яиц на уединенный пляж протяженностью всего 90 миль, в одном из штатов Мексики близ местечка Ранчо-Нуэво, Эта полоска берега служит коллективным "родильным домом" нескольким десяткам тысяч черепах. Фантасмагорическое зрелище — одновременный выход из моря тысяч черепах на пляж-мексиканцам было хорошо знакомо, они назвали его «аррибада». Знали о нем и окрестные койоты и выходили из зарослей к моменту выплода черепашат из отложенных яиц.

Скопища морских черепах преграждали некогда путь каравеллам Колумба в Карибском море — так же как стада бизонов в Америке и стада слонов в Африке мешали движению первых поездов. И морские черепахи разделили судьбу травоядных суши.

Команды парусных судов, устремившиеся сюда по пятам Колумба, в то время не могли вести глубоководный лов рыбы для своего пропитания. Индейцы не желали делиться с ними продовольствием или же не имели его в" нужном количестве; и матросы быстро перебили морских коров ламантинов и принялись за черепах. На их промысел стекались сотни судов под разными флагами — казалось, запасы че-. репах бездонны. В 1886 году промысле-j вик Чарлз добыл 2500 зеленых морских черепах, спустя девять лет на\ тех же самых участках — всего шесть-;; десят. J

Морские черепахи были желанной; добычей для древних жителей тропических побережий и до прихода белых. В попытках изловить их сметливые ловцы в разных уголках земли пришли к одному и тому же методу. Есть такая рыба с присоской на голове — рыба-

прилипала, или ремора. Держится эта рыба прочно и иногда избирает морскую черепаху в качестве транспорта. Ловцы выходят на лодках в море и берут с собой живую ремору, привязанную за хвост. Стоит им завидеть черепаху, как они, налегая на весла, подгребают к ней поближе и сбрасывают эту рыбу-магнит в воду. Ремора устремляется к черепахе, присасывается к ней, и теперь можно вытравливать, лишь подпустив для гарантии еще одну-две рыбы.

Педантичный натуралист-путешественник подсчитал, что с одной «присоски» срывается три четверти пойманных черепах, две позволяют уйти лишь пятой части, а от трех рыб уже не может уйти ни одна черепаха.

В толще воды морская черепаха буквально парит, как птица (здесь нелепо даже воспоминание о "черепашьей неуклюжести"); описывая восьмерки концами ласт, она способна плыть со скоростью пяти узлов. Ее пластрон имеет подвижный шарнир, и поэтому объем легких может при вдохе до некоторой степени увеличиться. Расходование кислорода идет экономно: кровь им насыщается до предела, а снабжаются лишь самые важные внутренние органы. Азота в крови морской черепахи мало, и она может не опасаться при быстром всплытии кессонной лезни, когда кровь с растворенным азотом «вскипает», как шампанское, и пузырьки закупоривают капилляры.

Кто наблюдал за откладкой черепахой яиц, рассказывает, что она в своих тяжких материнских трудах — надо вырыть ямку лапами, приспособленными для плавания, — плачет. Слезы у черепахи льются, но, конечно же, не от эмоций: надо вывести соли, которыми перенасыщается ее организм, поскольку она получает их с морскими животными и водорослями.

Любопытный случай произошел в Амстердамском аквариуме. Там морским черепахам бросили крупную

вую кефаль в качестве корма. Резкие движения рыбы напугали черепах, и они ее не съели сразу же, не тронули и на второй день и во все последующие, хотя на отсутствие аппетита не жаловались, ели прочую живую рыбу, в том числе и других, менее везучих кефалей. Так тянулось довольно долго, и кефаль решили убрать, перевели в отдельный аквариум. Что бы вы думали? Черепахи "объявили голодовку"-аппетит у них пропал, они явно «унывали», пока не вернули им «свою» кефаль, после чего принялись за еду с прежней охотой.

Колосс среди морских черепах — кожистая, вес ее до 544 килограммов, длина панциря по кривой достигает 183 сантиметров, а ширина его между концами лап — 274 сантиметра. Ее находили и у берегов Новой Зеландии, и на просторах всех трех океанов между этими берегами. Хотя кожистая черепаха плавает не так быстро, как ее родичи, панцирь ее в отличие от них почему-то никогда не обрастает водорослями и ракообразными. Существует мнение, что ее маслянистая на ощупь кожа, которой покрыт сверху панцирь, выделяет вещество, наделенное свойствами антибиотика. Эта великанша на суше беспомощна и неповоротлива: может погибнуть, не доползши до моря, запутавшись в сухих мангровых стволах.

Поменьше кожистой зеленая морская и логгерхед — масса около 220 килограммов. У знатока черепах Арчи Карра хранится череп логгерхеда длиною 28 сантиметров — если рассчитать вес бывшего обладателя этого черепа, то он окажется сверхъестественным для данного вида-454 килограмма! Еще меньше атлантическая и тихоокеанская ридлеи, а также бисса. Но превосходила всех морских черепах вымершая черепаха-архелон — она таскала по мезозойским морям панцирь в 3,05 метра длиной! Эту громоздкую «субмарину» атаковали тогдашние любители черепашатины -

176

"рика-86

177

ры. Только эти корсары могли откусить много миллионов лет тому назад лапу одной из архелон, ныне выставленной в музее. Из сухопутных гигантов несколько превышает логгерхеда и зеленую морскую черепаху дожившая до наших дней галапагосская слоновая — 1,7 метра "по кривой", 254 килограмма весом. На суше живет и пигмей среди черепах мадагаскарская паучья черепаха.

Видимо, кажущаяся неприхотливость черепах (на самом деле это весьма деликатные животные при содержании в неволе) привлекла к ним внимание экспериментаторов. Их необыкновенная, "возмутительная живучесть", по выражению Ильи Сельвинского, поэтически отобразившего нескончаемую агонию четвертованной черепахи на базаре в Японии Хакодате, была известна очень и очень давно.

Черепахи выживают после страшных ран. Однажды была поймана коробчатая черепаха с новым карапаксом, восстановившимся, видимо, после того, как она чудом спаслась от какого-то хищника. Однако морские черепахи, побывавшие в руках добытчиков, которые, отдирая роговые щитки, затем выбрасывают животных в море, скорее всего становятся жертвами акул, привлеченных запахом крови…

"Большинство людей бессердечно относятся к черепахам, ведь черепашье сердце бьется еще долго после того, как животное убьют и разрежут на куски", — так писал Эрнест Хемингуэй.

Но физиологи, дабы выявить предел черепашьей живучести, не ограничились изучением сердечного автоматизма. Установили, что болотная черепаха может голодать до пяти лет, что мускусная черепаха может прожить в чистом азоте до 12 часов, тогда как любое млекопитающее выдерживает в нем не более пяти минут. Ткани черепах способны «переключаться» в такой ситуации на анаэробное дыхание.

ПОЧЕМУ У КОШКИ ГЛАЗА ГОРЯТ?

У многих животных, особенно у тех, которые ведут преимущественно ночной образ жизни, под сетчаткой глаза лежит так называемый тапетум, или отражательная оболочка. Это слой серебристых кристалликов гуанина, того же вещества, которое придает блеск рыбьей чешуе. Тапетум может иметь различную окраску — синеватую, зеленоватую или желтоватую, объясняющуюся тем, что к гуанину добавлены различные пигменты.

В обычном глазе значительное количество света проходит сквозь сетчатку, не вызвав реакции ее чувствительных клеток. Тапетум отражает свет, заставляет его пройти через сетчатку еще раз, то есть свет используется дважды. Такое устройство глаза значительно повышает его чувствительность. Например, кошка способна ясно видеть окружающие предметы при освещенности в шесть раз меньшей той, что нужна человеку.

Глаза животных не светятся, а лишь отражают свет, попадающий в них. А так как задняя стенка глазного яблока вогнутой формы да еще перед ней стоит собирательная линза — хрусталик, то получается нечто вроде маленького прожектора. Так что если стоять прямо перед животным, можно видеть довольно сильный блеск, даже если глаза отражают всего лишь слабое свечение ночного неба. Окружающая темнота делает этот блеск еще более заметным. Но, разумеется, при полном отсутствии света глаза животных не светятся. Благодаря оптическим свойствам

глаза достаточно сильный свет, например свет автомобильных фар или фотовспышки, может заметно отразиться от глазного дна и без тапетума. В таком случае отблеск будет красного цвета — благодаря цвету кровеносных сосудов глазного дна и пигмента родопсина, зрительного пурпура. Именно из-за этого явления не рекомендуется фотографировать людей крупным планом со вспышкой на цветную пленку. У портретов, сделанных с нарушением этого правила, хорошо заметно красное свечение глаз, особенно если освещение (без вспышки) было слабым и зрачки расширены.

Тапетум не обязательно покрывает все глазное дно. Он может подстилать лишь часть сетчатки, в форме полумесяца, треугольника или ромба. В таких случаях можно наблюдать любопытный эффект, связанный с тем, что тапетум дает сильный сине-зеленый отблеск, а глазное дно без тапетума — более слабый, красный. На ночной фотоохоте со вспышкой иногда удается сделать снимок, на котором два глаза одного животного светятся разным цветом или даже в одном глазу видны два цвета.

О ПОЛЬЗЕ НЕДОЕДАНИЯ

Много лет идут споры о пользе умеренного питания и о том, как излишние калории могут приводить к заболеваниям и даже укорачивать жизнь. Некоторые ученые полагают, что переедание увеличивает риск заболевания раком и диабетом. Но все это пока ^ображения, не подкрепленные точ"^ми цифрами. Недавно ученые получили любопытные статистические

зультаты в этой области. Они изучали воздействие двух факторов на продолжительность жизни крыс — физических упражнений и голодания. Животные были разбиты на пять групп. Первая — контрольная, в ней животные содержались в нормальных условиях. Вторая и третья группы получали столько пищи, сколько хотели, но во второй группе животные не могли двигаться. Четвертая и пятая группы постились — получали пищу через день и в ограниченном количестве, и в одной из групп животные также были лишены возможности двигаться. Результаты трехлетних исследований убедительны и интересны.

"Постившиеся" крысы жили почти в полтора раза дольше животных, питавшихся без ограничений, причем у крыс, которые объедались, была более низкая жизненная активность. Физические упражнения в группах «обжор» увеличивали продолжительность жизни на двадцать процентов, а на постящихся не оказывали почти никакого влияния.

С помощью белка, содержащегося в молоке мышей, можно легко обнаружить загрязнения окружающей среды, на которые почти не реагируют приборы. Но как получить этот природный индикатор в нужных количествах? Столкнувшись с этой проблемой, ученые вынуждены были разработать… миниатюрный доильный аппарат для грызунов. По отзывам биологов, проводивших его лабораторные испытания, процесс доения проходит для животных совершенно безболезненно.

НА РАЗВЕДКУ ПОДЗЕМНОГО ГРОМА

Первый в стране биосейсмологический полигон создается близ Алма-Аты. Работу по раннему предсказанию подземных толчков здесь возьмут на себя животные, птицы, змеи и муравьи.

Впервые отечественная наука совершенно серьезно готовится отправить на разведку подземного грома наших "братьев меньших". Сообщения о «предсказаниях» землетрясений животными история доносит до нас сквозь столетия рядом со всеми отмеченными катаклизмами. К примеру, в 328 году до нашей эры за несколько дней до гибели греческого города Геликос из своих нор убежали все ласки и кроты. В древней Месопотамии, в Японии и Китае живые предвестники стихийных бедствий пользовались безоговорочным авторитетом.

Но в последние десятилетия сообщения о животных-предсказателях слишком долго считались легендами. И людям, упорно отстаивавшим идею применения живых «сейсмодатчиков», кроме чисто профессиональных качеств ученых, требовалось еще одно — не бояться насмешек.

Один из таких людей — известный казахстанский натуралист и писатель, доктор биологических наук, зоолог Павел Иустинович Мариковский. Последняя из большой серии научно-популярных книг, написанных им, так и называется — "Животные предсказывают землетрясения".

Дело свое книга сделала, пробив наконец стену недоверия. Биосейсмологический полигон при экспедиции Института сейсмологии АН Казахской

ССР, где работает консультантом 73-летний профессор, на пороге своего рождения.

Вот хроника удивительных фактов, свидетельствующих о том, что сигналы приближающейся подземной беды животные чувствуют очень остро.

Италия, Калабрия, 5 февраля 1783 года. Перед землетрясением гоготали гуси и выли собаки. Суеверные жители решили, что их необычное поведение может накликать беду. В собак стали стрелять. Одновременно на поверхности моря увидели огромное количество всплывшей рыбы.

Россия, Камчатка, 23 августа 1792 года. За 12 часов до удара Плутона мифологического повелителя недр — сильнейшее беспокойство проявили птицы, особенно ласточки. Перед первым толчком они скрылись вовсе.

Япония, Эддо, 11 ноября 1855 года. За три месяца до беды все деревни покинули воробьи. За десять дней куры отказывались идти под крышу, в курятник. За три дня из загонов вырвались все коровы. Перед самым землетрясением на берег рванулись крабы, из нор, несмотря на ноябрьский холод, вышло множество змей…

Долог перечень — в досье ученого более 300 фактов, когда именно поведение животных стало достоверным предвестником землетрясений.

Доверие к добровольным помощникам сейсмологов уже сберегло сотни тысяч человеческих жизней.

Сегодня ученые четко определяют аномалии окружающей среды, влияющие на «умение» животных предсказывать землетрясения. Среди них микросейсмическая активность земной коры, изменения в давлении воздуха и гравитации, колебания уровня грунтовых вод, инфра- и ультразвуки, вариации электромагнитных полей, выделение газов из земли… Как видим, все это — геофизические явления. Расширить, дополнить их перечень предстоитд зоологам. 1 Профессор П. Мариковский считает^

цД. о реакция животных на воздействие окружающей среды носит защитный удрактер, воспитана в длительной эволюции, когда на земле выживали в бесчисленных катаклизмах лишь те, кто способен был вовремя среагировать и спастись. Например, звуки, вызванные приближающимся землетрясением, человек услышать неспособен, но их слышат животные, легко записывают специальные приборы — геофоны.

В ряде стран сейчас ведутся эксперименты, выясняющие отношение разных животных к электромагнитным волнам, электрическим полям, запахам газов и другим непременным спутникам землетрясений. Одновременно у животных пытаются выявить и природой дарованные «приборы» — органы, замечающие аномалии геофизической обстановки.

Ну а на первом отечественном биосейсмологическом полигоне в качестве главных действующих лиц намечены горные норовые звери, птицы, муравьи, пробивающие в глубь земли ходы до пятидесяти метров глубиной, и, конечно, сурки, которых профессор П. Мариковский считает "интеллектуальной элитой" среди грызунов.

Они разместятся в степном урочище, на специально отведенной земле. И в своей обычной жизни начнут под контролем ученых разведку подземного грома.

ДИАЛОГ С ДЕЛЬФИНАМИ

Необычный концерт состоялся в проливе между островом Ванкувер и побережьем Канады. На палубу корабля вышли люди с микрофонами, электро"^"арами и начали петь… при полном

отсутствии публики. Репетиция? Вовсе нет, слушатели скорс) появились, но не на палубе-под водой. Концерт был организован специально для касаток.

Сначала над водой появились их огромные плавники, а потом в наушниках, соединенных с гидрофонами, послышались щелчки, свист и, наконец, пение, похожее на звуки волынок. Каждая музыкальная фраза, исполненная на корабле, вызывала ответное пение в воде — так люди и дельфины общались друг с другом несколько часов.

А когда один из исследователей в знак полного доверия к дельфинам нырнул в воду и поплыл к берегу, его сопровождал "почетный караул" касаток. Этот случай ставит под сомнение сложившееся представление о касатках как о страшных «китах-убийцах», которые нападают на человека. Кстати, известный ученый Джон Лилли отмечал, что за тридцать лет работы с касатками в дельфинариях не был ранен ни один человек "морские монстры" вели себя на удивление миролюбиво.

История хранит немало случаев чудесного спасения людей дельфинами. А наскальные изображения, найденные в Австралии, Африке и Америке, свидетельствуют о том, что наши далекие предки общались с дельфинами в открытом море. И если бы люди научились понимать «язык» этих животных, возможно, удалось бы разгадать многие тайны океана.

Советские исследователи выявили многие закономерности «языка» дельфинов. Они установили, что при общении Друг с другом "интеллектуалы моря" используют несколько сот звуковых сигналов. Любопытно, что в обычной житейской беседе мы оперируем примерно таким же количеством слов. Специалисты убедились в большом разнообразии и сложности сигналов, построили аналитическую картину «языка» дельфинов — выяснилось, что структурно их сообщения

180

181

ны примерно так же, как человеческая речь.

К сожалению, пока попытки ученых расшифровать «язык» дельфинов заканчивались неудачей. Но если мы не можем обмениваться мыслями, то почему бы нам не общаться на уровне чувств? Ведь для восприятия музыки неважно, на каком языке вы говорите. Так рассуждали энтузиасты, которые отправились на «гастроли» к касаткам. Их догадки, похоже, не лишены основания — музыкальные диалоги с дельфинами происходили каждый день в течение месяца.

Магнитофонные записи совместных концертов людей и дельфинов еще предстоит расшифровать. А энтузиасты собираются теперь провести нечто вроде сеансов синхронного плавания с касатками.

КАРДИОГРАММА ДЕЛЬФИНА

У крупного черноморского дельфина-афалины частота сокращений сердца довольно высока, его нормальный пульс в среднем равен 103 ударам в минуту (у мелких дельфинов-азовок пульс чаще-146 ударов в минуту). Однако самое интересное, что частота пульса у дельфинов все время меняется — она зависит от дыхания животного. Дыхание же у дельфинов особенное: быстро, примерно за 1 секунду, происходит вдох-выдох, а потом почти 80 секунд длится пауза.

Специальные датчики позволили исследователям записать электрокардиограмму у дельфинов во время их свободного движения. Интересные изменения ритма сердца происходят во время дыхательной паузы, когда

дельфин как бы "затаил дыхание". В начале паузы 10–12 секунд сердце работает быстро, частота ударов доходит до 155. Сразу же за этим участком на кардиограмме видно резкое замедление частоты сердечных сокращений — до 60. Переход от быстрого ритма к медленному происходит скачком.

Во время ныряния и пребывания под водой у дельфинов, как и у других ныряющих млекопитающих, пульс замедляется, средние показания от 103 снижаются до 82 ударов в минуту. Однако это относительное замедление ритма у дельфинов много меньше, чем у других ныряльщиков — водяных крыс, собак, тюленей. Обычно у млекопитающих сразу же после погружения в воду, буквально через доли секунды, сердце замедляет свою работу, а у дельфинов и под водой сохраняется двухфазный ритм: сразу же после вдоха-выдоха пульс частый-127, и только через 10–12 секунд быстрый ритм сменяется медленным — 57 ударов.

То, что погружение в воду не снимает развивающееся после вдоха учащение пульса, говорит о том, что автоматизм работы сердца шел путем принципиально иным, нежели у других млекопитающих.

^^^д^^^г- ^ у

ЭВОЛЮЦИЯ

И МОДЕЛИ СНА

Как спать в воде, то есть как спать, чтобы не захлебнуться во сне? Такая проблема возникла (в эволюционном смысле, конечно) десятки миллионов лет назад перед предками трех больших групп млекопитающих: китообразных, ластоногих и сиреневых, которые спустились с суши в океан и стали

ричноводными животными. Пока не появился человек, у этих зверей почти не было врагов, кроме одного, но очень страшного, под влиянием которого главным образом и шел отбор в сторону наилучшего приспособления к среде. Этот враг — вода, та стихия, в которой стали жить эти млекопитающие, ведь дышали-то они по-прежнему воздухом! Стоит только заболеть, устать, расслабиться, потерять координацию — и вода попадает в легкие, животное погибает. Таким образом, переселившиеся в воду теплокровные животные вынуждены были научиться постоянно поддерживать определенную позу и сохранять достаточно высокий уровень активности. Тут уж не до сна!

Действительнб, зоологи, изучающие дельфинов, обратили внимание, что некоторые их виды пребывают в непрерывном движении. Поскольку считалось само собой разумеющимся, что сон — это в первую очередь неподвижность, то был сделан вывод, что дельфины никогда не спят. Однако Джон Лилли заметил, что есть и такие виды этих животных, которые часто неподвижно зависают на поверхности воды, как поплавок, но при этом один глаз — всегда над водой и открыт. Исследователь высказал предположение, что у дельфина спит только одна половина мозга, а вторая выполняет сторожевую функцию. Как мы увидим далее, Лилли попал, что называется, "в десятку"… хотя' глаз здесь совершенно ни при чем. И кроме того, предположение Лилли в общем-то экспериментально не проверялось.

Понятно, что киты, дельфины, тюлени, не говоря уже о сиреневых (морских коровах), занесенных в международную Красную книгу, — это не лабораторные крысы, и проведение на них сложных физиологических исследований, да еще связанных с лабораторными операциями, чрезвычайно затруднительно. Немудрено, что сон этих животных оставался неизученным до

самого последнего времени. Только в 1973 году под Анапой небольшой коллектив исследователей из Института эволюционной морфологии и экологии животных (ИЭМЭЖ) имени А. Н. Северцова Академии наук СССР, руководимый Л. Мухаметовым и А. Супиным, начал впервые серьезное изучение сна черноморских дельфинов-афалин.

Вскоре была создана Утришская морская станция ИЭМЭЖ, и объем научных работ значительно расширился. Кроме афалин, стал исследоваться и другой вид дельфинов — так называемые азовки, или морские свиньи, ведущие иной образ жизни, чем афалины. Затем к исследованиям были подключены и ластоногие.

Как известно, сон млекопитающих и птиц состоит из двух отдельных фаз: медленного и быстрого, или парадоксального, снов, которые различаются между собой настолько же сильно, насколько каждая из фаз сна отличается от бодрствования. Когда животное или человек засыпает, вначале наступает медленный сон, который постепенно углубляется. После некоторого периода наиболее глубокого медленного сна происходит резкий переход к парадоксальному сну. Период парадоксального сна завершает цикл сна, длительность которого зависит от размеров животного. У человека, например, он составляет полтора часа. Затем происходит либо пробуждение, либо начинается новый цикл. Именно это циклическое чередование (а не состояние покоя!), выявляемое при регистрации биопотенциалов мозга, и оказывается самой главной характеристикой сна. Так вот, регистрация биопотенциалов дельфинов во время их плавания в воде показала удивительную картину: полушария мозга дельфина отсыпаются по очереди! При этом бодрствующее «дежурное» полушарие, видимо, обеспечивает достаточный уровень активности'.^

оно поддерживает необходимую позу, дает через каждые тридцать-сорок ^^^унд команду на всплывание для очередного дыхательного акта, управляет плаванием по кругу. Сильный внешний стимул приводит к немедленному пробуждению обоих полушарий. Особенно интересно, что засыпание иногда начинается в обоих полушариях одновременно, но глубокий медленный сон наблюдался всегда только в одном из двух полушарий — либо слева, либо справа. Надо сказать, что анатомические связи между полушариями у дельфина достаточно четко организованы. Следовательно, можно предположить, что в мозге дельфина существует какой-то механизм, который активно поддерживает и регулирует смену полушарий во сне. И действительно, когда дельфинам вводили вещества, вызывающие подобие двухполушарного сна, то они вынуждены были просыпаться для каждого дыхательного акта.

Но это было еще не все. Оказалось, что у дельфинов есть только фаза медленного сна: все попытки выявить хотя бы отдельные признаки быстрого, парадоксального сна были безуспешными. По-видимому, у взрослых дельфинов парадоксального сна вообще нет. А ведь до сих пор эта фаза сна обнаруживалась у всех видов теплокровных животных млекопитающих и птиц. Единственным исключением в этом отношении является сон яйцекладущего млекопитающего- австралийской ехидны, у которой также есть только медленный сон, без парадоксального. Однако ехидна-животное во всех отношениях необычное и удивительное, чудом дожившее до наших дней. У всех же других млекопитающих, в ""^м числе у сумчатых, например у "живого ископаемого" — опоссума с его примитивным мозгом, обе фазы сна хорошо выражены и мало отличаются от сна человека.

Получается, таким образом, что в ходе своей адаптации к полностью годному образу жизни, для которой у

дельфинов было достаточно времени (их эволюция насчитывает 50 миллионов лет), эти животные выработали целый ряд специализаций; особую форму тела и скелета; особую кожу, позволяющую пронизывать толщу воды с необычайной легкостью; совершенную систему кровоснабжения и дыхания, дающую возможность глубоко нырять и при необходимости удерживать дыхание; совершенную терморегуляцию; ультразвуковой локатор, сонар, хорошо «видящий» при отсутствии света, и огромный мозг, управляющий этим сонаром; сложную систему звуковой связи, которая дает право говорить о «языке» дельфинов, и другие совершенно удивительные приспособления для жизни в морской среде.

К числу таких приспособлений, позволяющих дельфину дышать во сне, не боясь захлебнуться, относится и уникально организованный сон; медленный сон как бы «раздвоился» по полушариям, а парадоксальный, который в силу некоторых анатомических особенностей мозговых систем, его регулирующих, вероятно, не может «раздвоиться», у взрослых дельфинов вообще исчез.

…Как дельфину удается обходиться без парадоксального сна, ведь, по многочисленным данным, эта фаза является жизненно важным состоянием для других животных? Или, другими словами, чем приходится платить дельфину за отсутствие парадоксального сна? На эти вопросы трудно дать даже предположительный ответ в настоящее время…

Быть может, самыми интересными были опыты по лишению дельфинов сна в течение нескольких суток. Когда наконец им давали отоспаться, то полушария отсыпались по очереди, причем «отдача» сна могла начаться с любого из полушарий. Но самое поразительное происходило, если не давали спать только одному из полушарий, а другое могло отсыпаться вволю. Оказалось, что у каждой половины мозга есть своя

185

собственная потребность во сне, которая не может быть удовлетворена за счет сна другой, как будто бы полушария принадлежат двум разным головам!

Другой факт важный, имеющий общетеоретическое значение, — взаимосвязь между сном и поведением дельфинов. Особенно интересны в этом отношении дельфины-азовки. Эти сравнительно мелкие (до 30–40 килограммов) животные в экспериментальных бассейнах чувствуют себя прекрасно и непрерывно быстро плавают по кругу, причем скорость плавания не снижается во сне. Действительно, если наблюдать только за поведением азовки, то можно прийти к ошибочному выводу, что это животное никогда не спит. С другой стороны, если наблюдать за поведением какой-нибудь двухсоткилограммовой афалины, неподвижно висящей в позе поплавка в небольшом экспериментальном бассейне, то можно подумать, что она непрерывно спит, хотя на самом деле ее сон занимает менее половины времени суток. Таким образом, этологические наблюдения при изучении сна дельфинов, да и других животных, показывают, что потребность во сне не связана с потребностью в физическом отдыхе, как это до сих пор часто думают. Азовки не нуждаются в физическом, телесном отдыхе, однако однополушарный медленный сон занимает у них также около половины времени суток. Следовательно, этот сон выполняет какую-то еще неизвестную жизненно важную функцию по обслуживанию потребностей самого мозга.

Не подтвердилось и предположение Лилли о том, что однополушарный сон связан со сторожевой функцией одного глаза. Опыты показали, что появление нового или необычного предмета в поле зрения смотрящего над водой глаза дельфина, если он открыт, приводит к немедленному пробуждению животного даже в том случае, если этот глаз противоположен «спящему»

полушарию (у дельфинов каждый глаз связан только с одним противоположным ему полушарием, поле зрение каждого глаза-почти 180 градусов). То есть глаз, если он открыт, продолжает видеть и во сне, однополушарный сон для этого не нужен.

Открытие советскими учеными явления чередующегося однополушарного медленного сна у дельфинов вызвало значительный интерес как в нашей стране, так и за рубежом. Недавно его авторам — Л. Мухаметову и А. Супину — выдан диплом на открытие Госкомитетом по изобретениям и открытиям при СМ СССР.

Естественно, возникает вопрос: а как же спят другие водные млекопитающие, в первую очередь ластоногие? На Утришской станции были поставлены опыты с каспийскими тюленями. И оказалось, что тюлени спят всего лишь около трех часов в сутки. И могут спать в разнообразных условиях и позах: на помосте под водой, на поверхности воды, в толще воды и лежа на дне бассейна. Иными словами, далее выяснилось, что сон тюленей — это типичный сон млекопитающего с хорошо выраженными фазами медленного и парадоксального сна, четкой цикличностью — медленный сон всегда строго симметрично и одновременно протекает в обоих полушариях. Если тюлень спит на помосте или на поверхности воды, но так, что его ноздри находятся на воздухе, то он может и не просыпаться для каждого дыхательного акта. Если же ноздри погружены в воду, то животное просыпается для каждого акта, при необходимости всплывает и выставляет ноздри наружу. В этих случаях тюлень отсыпается урывками во время дыхательных пауз. Таким образом, тюлени демонстрируют другой, менее радикальный вариант приспособления ко сну в воде. Это и не удивительно, если вспомнить, что эволюция ластоногих насчитывает всего 10

пионов лет — раз в пять меньше, чем китообразных. Интересно, что информация от чувствительных нервных окончаний в области ноздрей у тюленя, видимо, продолжает обрабатываться и в глубоком медленном, и в парадоксальном сне: именно это заставляет животное прерывать сон и всплывать для выдоха-вдоха, если ноздри находятся в воде.

Недавно в рамках сотрудничества между Академией наук СССР и Академией наук Кубы академиком В. Соколовым и Л. Мухаметовым была предпринята первая попытка изучения сна американского ламантина (морской коровы). Первые опыты показали, что сон ламантина, видимо, подобен сну каспийского тюленя.

А вот исследование сн^ северного морского котика, проведенное в последнее время на Утришской морской станции Л. Мухаметовым, О. Ляминым и И. Поляковой, преподнесло сюрприз — был обнаружен еще один тип сна.

Котики много времени проводили в неподвижности с закрытыми глазами, однако в основном это было спокойное бодрствование — сон занимал лишь немногим более трети суток. Наряду с обычным для всех млекопитающих двухполушарным медленным сном часть времени сна занимали периоды резко выраженной межполушарной асимметрии, которые, однако, в некоторых деталях существенно отличались от однополушарного сна дельфинов.

Если котик спал на помосте над водой, то периоды асимметричного медленного сна занимали половину времени всего сна, контрастность между полушариями была выражена относительно слабо. Парадоксальный сон, всегда двухполушарный, занимал 20 процентов времени всего сна, как у большинства других млекопитающих, * "°^ числе у человека. Однако если °^^йн доверху заполняли водой, так что животные были вынуждены спать "^ "лаву, то характер сна резко

ся: количество асимметричного медленного сна значительно возрастало, контрастность между полушариями усиливалась, парадоксальный сон подавлялся.

Таким образом, сон морского котика представляет собой третью, как бы промежуточную форму приспособления сна к водному образу жизни. Если котик спит на суше, то его сон напоминает сон наземных млекопитающих, а если в воде — то похож на сон дельфинов, так как котики, подобно дельфинам, обладают регулярным дыханием. Иными словами, котики, которые могут демонстрировать все формы сна — двухполушарный глубокий медленный сон, однополушарный медленный сон и парадоксальный сон, представляют собой уникальную модель для проверки различных теорий нервной и химической регуляции сна.

* * *

Работы по изучению сна морских млекопитающих на Утришской станции продолжаются. Предстоит изучить сон у ряда других представителей этой обширной группы животных, применить некоторые новые методики. Большой интерес представляет изучение сна у детенышей дельфинов и тюленей. Дело в том, что структура сна в раннем возрасте резко отлична от сна взрослого организма — большую часть его занимает так называемый активированный сон, который считается аналогом парадоксального сна взрослых. Наиболее интригующим является вопрос, сохраняются ли остатки этой формы сна у детенышей дельфинов. Ведь у взрослых дельфинов, как указывалось выше, никаких признаков парадоксального сна выявить не удается. Будущие исследования ответят на этот вопрос.

Работы по изучению сна дельфинов и других морских млекопитающих — это не только изучение экзотических животных. Такие исследования представляют значительный общетеоретический и даже практический интерес

186

187

с нескольких точек зрения. Во-первых, как уже говорилось, однополушарный медленный сон дельфинов и котиков — уникальная модель для изучения действия существующих и будущих снотворных лекарств, а также для проверки различных гипотез относительно биохимической регуляции сна. Во-вторых, отсутствие парадоксального сна у взрослых дельфинов — пробный камень для различных теорий назначения парадоксального сна, одного из самых захватывающих вопросов современной физиологии. В-третьих, само существование однополушарного медленного сна во время движения у азовок несовместимо с теориями "сна как отдыха тела" и указывает на то, что сон нужен именно для мозга, причем для каждого из его полушарий (вспомним опыты с лишением сна). Есть и еще один весьма важный аспект, на котором стоило бы остановиться подробнее. Речь идет о взаимосвязи между сном и дыханием, или о регуляции дыхания во сне.

Известно, что во сне, в особенности в глубоком медленном сне, снижается чувствительность дыхательного центра мозга к накоплению углекислоты в крови. Регуляция дыхания ослабляется. Сильно утрируя, можно сказать, что в глубоком медленном сне дыхание "висит на волоске". Крупнейший исследователь сна американский ученый Вильям Демент сказал недавно, что существует вероятность умереть во сне для человека, который кажется, а может быть, и является вполне здоровым. Разумеется, что рассуждение теоретическое, на самом деле пугаться нечего: вероятность такого рода ничтожно мала. Однако она действительно существует, о чем говорит недавно описанное заболевание, название которого можно перевести примерно как "восточный синдром ночного удушья". Это чрезвычайно редкие случаи внезапной смерти во сне здоровых молодых мужчин азиатского происхождения. Предполагается, что в основе

го грозного синдрома лежит какое-то генетическое нарушение, ослабляющее регуляцию дыхания и сердца во сне.

Кроме этого, существует еще одно, к сожалению, чаще встречающееся заболевание, называемое синдромом внезапной смерти младенцев. При этом происходит внезапное прекращение дыхания и остановка сердца во сне у детей на третьем месяце после рождения. Причиной этого предполагаются также какие-то скрытые дефекты регуляции дыхания и работы сердца во сне. Показано, кроме того, что риск внезапно умереть во сне от остановки дыхания и сердца резко возрастает после приема алкоголя, особенно хронического, при передозировке барбитуратов и некоторых других лекарств, при гипоксии в условиях высокогорья и т. д. Изучение физиологии сна морских млекопитающих, представляющее, казалось бы, чисто академический интерес, дает уникальную модель для фармакологических и экспериментальных исследований взаимосвязи между дыханием и сном и, безусловно, окажет большую услугу медицине будущего.

КИТЫ-НЕ САМОУБИЙЦЫ

Почему киты выбрасываются на бе-^ per? Биологи давно ищут ответ на этот^ вопрос. Из всех морских животныхи только у китообразных наблюдается подобное явление. Согласно одной из гипотез у китов проявляется стадное чувство. За вожаком на берег устремляется все стадо. А почему сам вожак решил выброситься? Неясно. К тому же наблюдались случаи, когда большое стадо дробилось на группы, которые

сами по себе выбрасывались на сушу. Другое любопытное предположение связано с тем, что животных поражали неизвестные смертельные заболевания или психические расстройства. Не дожидаясь рокового исхода, они кончали жизнь самоубийством. Но недавние исследования опровергли эти предположения. Обследовав большое количество мертвых китов, ученые установили, что чаще всего причиной смерти служил разрыв сердца, нарушения кровообращения или функции почек. Судя по всему, животные попадают в стрессовое состояние при внезапном изменении направлений морских течений или оказавшись в других непривычных условиях. Ослабев, они уже не могут справиться с прибоем. И он выбрасывает их на берег.

ПИНГВИНЫ-РЕКОРДСМЕНЫ

Пингвины проводят значительную часть времени в море. А как долго они могут находиться, под водой? С какой скоростью 'Хплавают? Ответы на эти вопросы пытались найти полярникифизиологи. Двести пятьдесят раз ученые спускались с аквалангом в холодные глубины, чтобы зарегистрировать максимальное пребывание пингвинов "од водой. Оно оказалось равным 18 минутам и превысило рекорд всех остальных морских птиц и некоторых млекопитающих. Зарегистрирована и ^^^мальная глубина погружения: на пленке сняты пингвины, которые спокойно делают круги у морского дна "а глубине 266 метров. Эти факты вынуждают ученых вновь взяться за изучение систем дыхания и регулирования кровяного давления пингвинов.

ЗАГАДОЧНЫЙ НАУТИЛУС

В Оружейной палате Московского Кремля есть экспозиция изделий из раковин наутилуса. Они напоминают удивительной красоты бокалы нежнейших перламутровых оттенков. Об этих загадочных животных рассказывает доктор геолого-минералогических наук, профессор Палеонтологического института Академии наук СССР В. Шиманский: "Мое первое знакомство с наутилусом было любопытным: в Доме пионеров я увидел необычные распиленные раковины, украшавшие стены «грота». После расспросов я узнал имя и адрес мастера, который здесь работал, и поспешил к нему. Это был специалист по созданию "зимних садов" в богатых особняках. В свое время он внимательно следил за поступавшими в Россию коллекциями и однажды с аукциона купил одну коллекцию из Индии, где было довольно много раковин наутилусов.

Наутилус-это уникальное животное, единственный представитель головоногих моллюсков с наружной раковиной, сохранившийся до наших дней. Является он отдаленным родственником кальмаров, но сейчас эту связь очень трудно проследить. Головоногие с наружной раковиной появились в морях планеты более 500 миллионов лет назад. Некоторые из них имели не спиральную, а прямую раковину, достигали нескольких метров в длину и действительно напоминали небольшие подводные лодки. Тогда эти животные, способные благодаря особому "ракетному аппарату" в передней части тела передвигаться как вперед, так и назад,

188

189

были, вероятно, опасными хищниками. И подумать только — предки наутилуса плавали в теплых морях, существовавших на месте нашего Подмосковья более 300 миллионов лет назад, в юрских морях Донбасса более 1 50 миллионов лет назад. Это выяснено учеными по окаменевшим раковинам, привозимым из экспедиций. На некоторых раковинах можно увидеть «шрамы». В море у наутилусов врагов хватало. Но в случае повреждения раковины наутилус начинал быстро расти, образовывался новый оборот спирали, моллюск дорастал до «пробоины» и «заделывал» ее выделяемым мантией раковинным веществом.

Наутилусы обитают у островов на границе Тихого и Индийского океанов. Сам моллюск в своей раковине занимает жилую камеру. Перед погружением на дно животное заполняет водой другую камеру — балластную. Но есть в раковине и камера со смесью газов. Перед всплытием наутилус нагнетает ее в свои гидростатические «баллоны». Газы делают раковину почти невесомой, и она оказывается на поверхности моря. Внутреннее давление дает животному возможность опускаться на 600–700 метров, где давление воды несколько десятков атмосфер. И раковина выдерживает!

Изучением наутилуса занимаются сейчас ученые разных стран, так как это позволит понять строение и жизнь огромной группы ископаемых головоногих — группы, очень важной для геологов при определении относительного возраста земных пород. И знаете, живой наутилус оказался загадочнее того, которым командовал капитан Немо".

ГОЛУБЬ-ВОДОНОС

Зоологи сумели раскрыть тайну необычного поведения сенегальского голубя. Самки этого особого вида птиц откладывают только два яйца, которые в течение двадцати дней по очереди насиживают оба родителя. До того момента, как голубка отложила яйца, птицам нетрудно было летать к водоему и утолять жажду, но что делать во время высиживания? И как поить птенцов? Природа позаботилась и об этом — роль самца здесь исключительно важна. Пока матери заботятся о птенцах, отцы несколько раз в день собираются в стаи и летят к ближайшему водоему, где в первую очередь купаются. В это время перья у них на животе, имеющие особое строение, наполняются водой. И когда отец возвращается, малыши забираются под его живот и высасывают из перьев воду, которая там задержалась. Со стороны может показаться, будто самец кормит птенцов грудью.

ГНЕЗДО ИЗ ПРОВОЛОКИ

По сообщению Энтони Дэвиса, члена Бомбейского общества естественной истории, в больших городах Индии и Бангладеш вороны стали строить свои гнезда не из веточек деревьев или \

QOCJMMOK, а из проволоки и металлических полос — отходов металлообрабатывающих предприятий. Такие гнеза прочнее, а к тому же темный металл ^оглощает солнечные лучи, и это тепло ^д^ой-то мере помогает при насиживании яиц. Удобно и то, что проволочные гнезда лучше держатся на гладких поверхностях, например на телеграфных столбах.

КРОКОДИЛЫ

ЛУЧШЕ СВОЕЙ РЕПУТАЦИИ

Крокодилы — вовсе не прожорливые существа, немедленно хватающие все живое, что окажется вблизи их страшных челюстей. Это утверждают ученые исследовательского зоологического центра в Хайдарабаде, на юге Индии, потратившие более десяти лет на изучение жизни и привычек крокодилов. По их данным, взрослые крокодилы, весящие около 60 килограммов, поглощают количество пищи, равное их весу, в течение чрезвычайно долгого времени-двух с половиной лет! Двух килограммов пищи хватает им на месяц! Столь скромные потребности в пище никак не вяжутся с легендами о кровожадности крокодилов. Только самки крокодилов становятся агрессивными, когда они во время высиживания потомства караулят гнездо с тремя десятками яиц. Чаще всего крокодилы питаются мелкими рептилиями, птицами и насекомыми. Обвинения рыбаков в том, что крокодилы поглощают огромное количество рыбы, тоже безосновательны. Это подтверждено наблюдениями на реке Чамбал на северо^паде Индии: выпущенные там

реста крокодилов не повлияли на количество рыбы. В Индии снова насчитывается теперь 7000 крокодилов, живущих преимущественно в заповедниках. Когда в 1975 году началась кампания по спасению крокодилов, обреченных на вымирание, их оставалось в стране всего лишь семьдесят экземпляров.

ЧУЖОЙ мозг

Пересадка сердца сейчас уже никого не удивляет. А как насчет мозга? Такие операции вроде бы никто еще не делал. Но проблемой этой ученые занимаются. Например, в Институте общей генетики поставили опыты с перекрестной трансплантацией мозга у зародышей лягушек из двух разных семейств — травяных и шпорцевых. Исследователей интересовало, как после пересадки мозга изменится поведение взрослых лягушек. Дело в том, что травяные лягушки после окончания метаморфозы головастиков всегда выходят из воды на сушу и питаются насекомыми, выбрасывая язык, которым они хватают добычу. А шпорцевые лягушки остаются в воде и едят мотыля, трубочника и других водных обитателей.

В течение четырех лет ученые вели перекрестные пересадки среднего, заднего, а иногда и промежуточного мозга. И вот что выяснилось. Трансплантация мозга от травяных лягушек к шпорцевым была безуспешной: зародыши погибали через пять-семь дней после операции. А вот при обратной пересадке успешными оказались 7,4 процента опытов — в них химерные головастики выживали и превращались во внешне обычных травяных лягушек.

Но 30 процентов из них вели себя необычно — не выходили из воды и не ловили мушек, которых подпускали к ним экспериментаторы. То есть переняли образ поведения шпорцевых лягушек.

Результаты этих опытов еще не совсем однозначны. Но, как говорится, лиха беда начало.

САРАНЧА И ЭВМ

Тысячами движений насекомого во время полета могут управлять всего три нейрона-к такому выводу приходят исследователи из Института эволюционной физиологии и биохимии имени И. М. Сеченова АН СССР. Биологическая ЭВМ насекомого, считают исследователи, — своеобразная модель для новейших типов электронно-вычислительной техники.

Слышны завывания ветра, упругие потоки воздуха ударяют о стенки аэродинамической трубы, они снова и снова пытаются сдвинуть с места маленькое крылатое существо. Но тщетно, саранча (а это именно она помещена в трубу) умело сопротивляется воздушному потоку, в особом ритме работают ее крылья, как бы предугадывая меняющееся направление искусственного ветра.

Х Как предчувствует насекомое эти изменения, как его нервная система управляет сложным полетом? Ответы на эти вопросы поможет дать эксперимент в аэродинамической трубе.

С первыми же струями воздуха закрепленное в трубе насекомое начинает взмахивать крыльями и будет «лететь» на месте, пока не прекратится ветер. Может быть, он и заставляет

саранчу махать крыльями, как заставляет вращаться бумажную вертушку или трепетать полотнище флага? Нет прозрачные крылья вздымаются ритмично, с одинаковой частотой и амплитудой. Но стоит повредить волоски на голове саранчи, и крылья становятся безжизненными.

В специальной камере, позволяющей наблюдать начальные стадии полета спокойно сидит саранча. Сидит недвижимо, словно брошка из серого камня, даже короткие усики не шевелятся. Но вот на одной из стенок камеры начинают работать воздушные сопла, имитирующие ветер. Саранча настораживается, разворачивается навстречу ветру и с поразительной пунктуальностью в тот момент, когда скорость ветра достигает именно 3,5 метра в секунду, подпрыгивает и, используя встречный воздушный поток, пытается набрать высоту. Камера не позволяет ей это сделать. А в естественных условиях стая в миллиарды голов почти одновременно подпрыгивает, набирает высоту и… разворачивается по ветру. Почему по ветру? Да потому, что ветер дует из области высокого давления в область низкого, а именно там идут дожди, зеленеют луга и поля, много еды.

Некоторые виды насекомых используют для полета реактивную тягу, другие, как, например, моль, имеют ультразвуковые локаторы. У саранчи же нет ни того, ни другого. Единственная возможность добраться до места — чувствовать ветер и неустанно махать крыльями. И надо сказать, что с помощью своей «электроники» и безукоризненного мышечного аппарата она делает это виртуозно.

Выяснилось, что при наборе высоты нервные клетки рецепторов посылают в мозг по 200 — 250 импульсов в секунду и с такой же частотой машет насекомое крыльями. Затем частота биоэлектрических разрядов падает до 60–70 импульсов и, если не изменится сила попутного ветра, будет

192

таваться постоянной на всем протяжении полета. Другие рецепторы, улавливающие направление ветра, не позволят стае сбиться с курса.

Как удается саранче при далеко не обтекаемой, с точки зрения нашей аэродинамики, форме добиться столь экономичного полета? Как ее «электроника» со сравнительно небольшим количеством нейронов справляется с руководством полетом лучше, чем напичканный интегральными схемами микропроцессор?

В лаборатории нейрофизиологии беспозвоночных поставлены поразительные по своей тонкости эксперименты. Вживленные в нервные клетки микроэлектроды показали, что, например, ритмом мышц, поднимающих и опускающих крыло саранчи при полете, руководят всего три нейрона! Да, очень удачной оказалась система, изобретенная природой. Ее исследование приближает специалистов к созданию электронной системы управления сложными процессами при минимальном количестве управляющих элементов, к использованию других патентов природы.

"ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КРИЗИС" У… САРАНЧИ

Саранча, совершая губительные набеги, может преодолевать без остановки тысячи километров. Как ей это удается, если обычные обменные процессы не смогли бы обеспечить ее энергией и на несколько часов полета? Оказывается, природа наделила саранчу уникальным механизмом: в полете она переключает организм с расщепления

углеводов на использование более эффективного источника энергии-^ жиров. Этим процессом управляет особый гормон, который недавно удалось выделить ученым. В перспективе они надеются создать «антипрепарат», который будет лишать саранчу ее уникальной способности расщеплять жиры. А значит — и летать на дальние расстояния.

У РАЗВИЛКИ В ЛАБИРИНТЕ

Маленький мураш случайно обнаружил оставленную туристами конфету. Обследовал сладкую находку со всех сторон и торопливо побежал в сторону. Сталкиваясь по пути с сородичами, останавливался, постукивал их усиками, потом отправлялся дальше. А его собратья резко меняли курс и прямиком следовали к только что открытой «кондитерской».

Наверное, многие наблюдали подобную картину, но вряд ли удивлялись смышлености насекомых. А удивляться тут есть чему. Ведь с помощью усиков муравьи не просто сообщают о наличии добычи — каким-то образом рассказывают, что она собой представляет и где находится. А ведь путь к корму может быть достаточно длинным и запутанным.

Сегодня о языке насекомых известно еще очень мало. Лучше других знаем мы «речь» пчел, особым танцем передающих сведения о местонахождении пищи.

В этом танце без музыки есть весьма точные указания. Число виляний брюшком говорит о расстоянии до цветов, а угол его отклонения от вертикали — Х

направлении полета. Значит, в языке животных, даже таких крохотных, есть определенные количественные закономерности? Именно эту сторону общения насекомых на примере муравьев и решили изучить ученые Биологического института Сибирского отделения

АН СССР.

Насекомым был предложен лабиринт из спичек. Чтобы найти кормушку со сладкой приманкой в конце лабиринта, муравей должен был пройти через несколько развилок. Сначала их было две, затем — по мере усложнения задачи — количество увеличивалось. Понятно, что чем больше поворотов встречалось на пути насекомого, тем больше информации ему приходилось запоминать и доносить до гнезда.

В эксперименте отмечалось не только число правильных и ошибочных поворотов, но и время контактов разведчиков с жаждущими вестей фуражирами. Как и следовало ожидать, оно увеличивалось в прямой зависимости от сложности пути — видимо, более запутанная дорога требовала и более пространных пояснений.

И вот что интересно — способности разведчиков оказались неодинаковыми. Следуя указаниям одних, группы фуражиров быстро и безошибочно достигали цели, другие направляли добытчиков ложным путем. Выделились среди муравьев и особо одаренные. Чем больше поворотов устраивали исследователи в лабиринте, тем меньше оставалось разведчиков, способных точно указать дорогу к кормушке. Ос^°"^еся «таланты» не только сразу ^"^инали нужную дорогу, но и легко переучивались, если в ходе сеанса направление пути менялось.

Скорость передачи информации у ^Уравьев оказалась достаточно высо"°^ ~~ она лишь на порядок меньше ^^"ичного показателя у людей. ^ "члоты идущих на снижение само^"°" обмениваются сведениями с

диспетчером аэропорта всего лишь в десять раз быстрее.

Однако этим способности муравьев не ограничиваются. Выяснилось, например, что они, как и люди, могут подмечать закономерности и использовать их для сжатия, кодирования информации. Сказать: "поверни три раза направо"- намного проще, чем перечислить то же количество разных поворотов. Так было и у муравьев. Если им приходилось несколько раз подряд поворачивать в одну сторону, они «докладывали» о дороге гораздо быстрее, чем о пути с тем же числом различных поворотов.

Наделяя муравьев человеческими чертами, баснописцы и не предполагали, что кто-нибудь всерьез займется подобным сравнением. И тем не менее сегодня можно считать вполне доказанным наличие у этих насекомых хорошо развитой системы безмолвной «речи».

РАЗЫСКИВАЕТСЯ ПАУК

В Австралии, в Сиднее, доктор Мерлин Хауден занят поисками очень опасного "преступника"- ядовитого паука, латинское название которого Атракс робуста. Укус его смертелен. Этот паук длиной семь с половиной сантиметров обладает мощными челюстями, он способен прокусить даже ботинок. Поймать его почти невозможно, потому что он живет глубоко в земле. Тем не менее доктор Хауден призывает население искать и отлавливать этого паука. Пойманных пауков будут «выдаивать», чтобы получить из их яда сыворотку для спасения жизни укушенных людей.

194

195

НЕ ТОПЧИТЕ ДОЖДЕВЫХ ЧЕРВЕЙ!

Дождевые черви, эти беспозвоночные с непривлекательной внешностью, которых мы нередко безжалостно топчем, — одни из лучших помощников человека в освоении пустынных областей. Кухонные отходы — яичная скорлупа, луковая шелуха, картофельные очистки, осадок от кофе или чая — для червей деликатес. Если к этому добавить некоторое количество песка и предложить это «лакомство» червям, они с удовольствием поглотят его и «выплюнут» обратно в виде плодородной почвы, содержащей воду и питательные вещества, необходимые растениям.

В пустыне на участке площадью сто квадратных метров сняли тридцатисантиметровый слой песка. На его место установили плоскости из искусственного материала, куда высыпали отходы На них поместили 80 тысяч дождевых червей, предварительно облученных ультрафиолетовым светом, дабы они были приспособлены к условиям пустыни. Затем их засыпали двадцатипятисантиметровым слоем песка, после чего им не оставалось ничего другого, как начать производство плодородной почвы. Ученые поражены высоким "коэффициентом полезного действия" червей: за сутки один червь производит 2,4 килограмма почвы. На первый взгляд не так уж и много, но не забывайте, что черви очень быстро размножаются.

КОГДА МОРОЗ НЕ СТРАШЕН

Как правило, насекомые на морозе жить не могут-энергии обменных процессов в их организме не хватает для противоборства с холодом. Но вот недавно в Гималаях ученые обнаружили неизвестный ранее вид насекомых, которые бодрствовали при температуре минус 16 градусов. Почти все они оказались самками. Механизм, защищающий их от холода, до конца не изучен. Ученые полагают, что в организме этих «снегожителей» вырабатывается природный… антифриз.

ЖИЗНЬ ПРИ плюс

250 ГРАДУСАХ

До недавних пор считалось, что самая высокая температура, при которой могут существовать микроорганизмы, да и представители любых других групп живых существ, равна 90 градусам Цельсия. Именно при такой температуре живут некоторые бактерии в горячих источниках. Эта цифра вошла в учебники биологии. Но недавно были обнаружены в горячих источниках, бьющих со дна Тихого океана близ входа в Калифорнийский залив, ранее неизвестные бактерии, не просто хорошо себя чувствующие при 250 градусах Цельсия, а предпочитающие эту температуру. (Для сравнения: олово

плавится при 232 градусах.) Вода, в которой они живут, не превращается g пар только потому, что на глубине 2600 метров, откуда с помощью глубоководного исследовательского аппарата «Алвин» добыты эти бактерии, царит давление в 265 атмосфер.

Горячие источники, выбивающиеся ^з дна, связаны с вулканическими явлениями в этой части Тихого океана. Они выбрасывают сильно минерализованную воду с температурой 350 градусов Цельсия. Имеются подозрения, что если взять пробы воды поближе к месту ее выхода, то, возможно, в ней найдутся еще более «жаропрочные» микроорганизмы. Смешиваясь с холодной океанской водой, горячий рассол быстро остывает, и в нем в результате химических реакций образуются мельчайшие частицы сульфида железа. Обладая черной окраской, они создают над источником как бы клубы дыма. Другие минеральные вещества выпадают в виде более крупнозернистых осадков и образуют у устья источника конус.

Чтобы изучать удивительные бактерии на поверхности, пришлось сконструировать нечто вроде скороварки из титана, где они могут жить при привычных для них температуре и давлении. Выяснено, что эти жители горячих вод отказываются размножаться при температуре ниже 80 градусов. Первые химические анализы показали, что высокотемпературные бактерии состоят из тех же в принципе веществ, что и все живое: наследственная информация хранится в ДНК, протоплазма состоит из белков, наружная оболочка и внутренние мембраны — из

АОВ и жироподобных веществ (липиДов).

Пока не совсем ясно, каким образом эти биологические соединения приоб^^ «огнеупорность». Во всяком cnf- ^е, неплохо изученные бактерии наземных горячих источников имеют несколько измененное строение ДНК: в ^ молекулах повышено содержание

пар нуклеотидов гуанин — цитозин. При повышении температуры переплетенные цепочки ДНК, подвергаясь интенсивным ударам молекул воды, имеют тенденцию разойтись. Пары гуанин — цитозин прочнее, чем пары аденин — тимин, поэтому чем больше первых, тем прочнее двойная спираль. Некоторые высокотемпературные бактерии еще окутывают свою ДНК специальным укрепляющим ее белком. Но все эти ухищрения не могут поднять предел существования и функционирования этого важнейшего хранилища информации выше 100–120 градусов Цельсия. Так что новые бактерии должны использовать какие-то еще способы упрочнения ДНК.

В молекулах белка новых бактерий в больших количествах найдены аминокислоты, отсутствующие у всех других организмов. Эти аминокислоты обладают дополнительными стойкими химическими связями, которые придают молекулам белка особую прочность. Обнаружено своеобразие и в строении липидов. Их молекулы имеют вид разветвленных цепочек. Полагают, что эти цепочки переплетаются между собой, что придает построенным из таких липидов элементам клетки особую прочность и позволяет им выдерживать удары молекул воды, весьма энергичные при такой температуре. Предполагают, что есть и другие, пока не обнаруженные биохимические приспособления к необычным условиям существования. Питаются новые бактерии различными химическими веществами, в изобилии содержащимися в горячей воде источников. В их обмене веществ важную роль играет сера.

Это открытие, сенсационное само по себе, по-новому освещает некоторые аспекты таких проблем биологии, как происхождение жизни и поиск живых существ на других небесных телах. До сих пор биологи подходят к этим вопросам с точки зрения всем известной и, казалось бы, хорошо изученной «обычной» земной жизни. Так,

ли, что жизнь смогла возникнуть на нашей планете не раньше того, как Земля после своего образования достаточно остыли. Точно так же считались бесперспективными поиски жизни на планетах с чересчур высокой, по нашим недавним представлениям, температурой. Но если на Земле существуют бактерии, способные процветать при температуре расплавленного металла, то, видимо, пластичность живого в этом отношении превосходит все пределы, казавшиеся до сих пор незыблемыми.

ДЕЛИКАТЕС ДЛЯ КОРОВ

У коров, свиней и овец появился в Болгарии новый деликатес: индустриально выращенные пресноводные водоросли. Ежедневная добавка к рациону животных семи-десяти литров воды с плавающими в ней мелкими водорослями ускоряет их рост — они набирают в среднем на 12 процентов больше веса, чем те свиньи и овцы, которые не получали водорослей.

ТИГР

ПЛЮС ЛЕВ

Специалисты, работающие в зоопарке индийского города Калькутты, еще в 1972 году сумели скрестить бенгальского тигра с львицей. В результате родилось животное, названное тигоном — производное от английских имен матери и отца. Позднее, в ходе новых экспериментов, самку тигона скрестили с львом, и на белый свет появился литигон.

Сейчас этот странный гибрид — большое и сильное животное. Его рост на 20 сантиметров, а длина тела на 80 сантиметров больше, чем у обычного взрослого льва. У хищника львиная грива, бежевая шерсть и «голос» как у льва, но рычание не такое глубокое и продолжительное. От дедушки-тигра остались слабовыраженные полосы на шкуре. По мнению индийских исследователей, литигон должен быть хорошо приспособлен к жизни на свободе.

У БУЙВОЛОВ СВОИ ДОСТОИНСТВА

В болгарском городе Шумене появился Исследовательский институт буйволоводства. Сейчас на его полях пасется около тысячи буйволов. Министерство сельского хозяйства наметило довести поголовье буйволов в Болгарии к 1990 году до ста тысяч. Буйволы всеядны и довольствуются такой растительностью, какую не станет есть ни одно домашнее животное, особенно коровы. Около десяти лет назад в Болгарию были завезены буйволы вида нура из Индии и Пакистана, их начали скрещивать с местной породой. Вначале буйволицы давали в среднем по тысяче литров молока в год при восьмипроцентной жирности (для сравнения: жирность коровьего молока только четыре процента), но теперь

198

новоды получают от каждой буйволицы по 1600 литров молока в год, а рекордистка Мима дала 4190 литров, в течение сорока двух дней она давала по 32 литра молока ежедневно и стала чемпионом породы. Выращиваемые в Болгарии буйволы экспортируются теперь во многие страны. Мясо болгарских буйволов высоко ценится. Скоро в магазинах Болгарии появится и деликатесный сыр из молока буйволиц.

ЧЕТЫРЕХКРЫЛАЯ МУХА

Ученым удалось выделить у плодовой мушки дрозофилы — излюбленного экспериментального объекта генетиков — две группы генов, ответственных за развитие придатков тела. Вызвав мутации этих генов с помощью рентгеновских лучей, биологи получили невиданных четырехкрылых мух. У обычных мух позади крыльев торчат изогнутые палочки — жужжальца. Это рудимент второй пары крыльев, которая имелась у далеких предков мушиного племени. Мутация превратила жужжальца в полноценные крылья.

Другая мутация дала мух, у которых вместо усиков на голове растут ножки.

Экспериментальное получение таких уродцев в дальнейшем поможет понять, каким образом развивающийся организм обретает свою форму.

ОПАСНЫЙ ГИБРИД

В 1956 году генетик-селекционер У. Керр завез в Бразилию африканский подвид медоносной пчелы. Он решил скрестить эту пчелу с европейской и вывести форму, более приспособленную к условиям Южной Америки. Африканские медоносные пчелы отличаются быстрым полетом, сильным возбуждением, не связанным с перенаселением гнезда. Они рано начинают работу и поздно (через два часа после захода солнца) заканчивают сбор нектара, производят много прополиса, их матки очень плодовиты.

В результате скрещивания появился гибрид — африканизированная пчела. Она в полтора раза производительнее европейской по медосбору, более эффективный опылитель культурных растений в тропиках и субтропиках. У этих пчел много сходства с африканскими (способ устройства гнезд, роение, особенности поведения рабочих пчел и прочее). Но они оказались очень агрессивными и опасными, за что их и назвали «пчелы-убийцы».

Потревоженные человеком или животным, они в огромном количестве нападают на «обидчика», такая встреча часто кончается трагически. В Бразилии с 1969 года от укусов африканизированных пчел погибло около двухсот человек, а несколько сотен тысяч были ранены. Пчелы очень упорны в «атаке», нередки случаи, когда их н^ падению подвергались группы людей по сорок, пятьдесят и более человек. Исследованиями установлено, что для человека яд африканизированной пч^ лы более опасен, чем яд европейской медоносной. В опытах эти пчелы pea'

^ровали на раздражитель скорее, жа^ди в 8 раз больше.

За 12 лет африканизированная пчедд распространилась на Южноамериканском континенте на юг до 33- 34-й параллели. Специалисты полагают, что мексиканские пустыни окажутся барьером на пути распространения африканизированных пчел на север, как, например, это было в Африке: Сахара остановила продвижение на север многих насекомых. В США принимают строгие карантинные меры, чтобы предотвратить случайный завоз пчел с транспортом.

СТАНЕТ ЛИ ОРИКС ДОМАШНИМ?

В последнее время специалисты все чаще высказывают мысль о том, что антилопы в саваннах Восточной, Центральной и Южной Африки могли бы стать куда лучшими поставщиками мяса и молока, чем традиционный крупный рогатый скот. Это позволило бы не расширять пастбища и не нарушать экологического равновесия.

Пять тысяч лет назад зебу, ныне самые распространенные домашние животные в Африке, ступили на землю континента, придя с территории Ближнего Востока с первыми скотоводами. Постепенно они все дальше продвигались на юг. Скот тот был очень восприимчив к эпизоотиям, испытывал постоянную нехватку воды. В то же время антилопы, представители диких парнокопытных, живших по соседству в саванне, спокойно переносили засуху ^ не страдали от болезней. На собствен"°^ печальном опыте скотоводы пос^^""о убеждались, насколько

но одомашнивать местные дикие виды копытных.

Сегодня в некоторых африканских странах уже создаются специализированные фермы, где идут эксперименты по одомашниванию антилоп. В первую очередь речь идет об ориксах и каннах. Но оказалось, что канны, или антилопы-коровы, — весьма прихотливые животные. Они нуждаются в навесах и слишком привередливы в выборе корма. Ориксы же выгодно отличаются от них в этом смысле.

В 1970 году на ранчо Галана в Кении зоотехники впервые попытались приручить один из подвидов обыкновенного орикса. Из 800 находившихся под наблюдением антилоп удалось одомашнить 150, неспециалисты надеются на дальнейшие успехи. Эта доверчивая антилопа быстро привыкает к работникам фермы, легко берет пищу из кормушки, не боится шума моторов. Антилопа-мать спокойно оставляет теленка в стойле и идет за пастухом на пастбище, а вечером возвращается в загон. Она не нуждается в вакцинации и не боится многих болезней, от которых страдают традиционные домашние животные. Во время засух орикс пьет раз в три дня, в то же время скромные потребности в корме не мешают ему набирать вес.

К преимуществам антилоп перед домашним скотом относится также то, что все мелкие виды этих копытных становятся половозрелыми уже к году, тогда как у африканского зебувидного скота этот период наступает в полтора — два с половиной года.

200

ЗАГАДОЧНЫЙ ЦВЕТЕНЬ

Необыкновенная все-таки продукция — цветочная пыльца в крохотных гранулах, или цветень, как ее называли в старину. По первому впечатлению гранулы кажутся одинаково желтоватыми. Действительно, таков и есть преобладающий тон. Но сколько тут разнообразнейших цветов и оттенков!

Ученые создали специальные каталоги, где представлена пыльца великого множества растений, травянистых и древесных, диких и культурных. Представьте себе, у мальвы она синяя, у груши и персика — красная, у колокольчика — фиолетовая, у клевера и василька — коричневая, а у иван-чая даже… черная.

Всем известно, сколь полезен для человека пчелиный мед. Многие наслышаны и об удивительных свойствах пчелиного клея-прополиса. А чем примечательна цветочная пыльца? Едва ли найдется другой природный продукт, который обладал бы столькими поразительными качествами.

Пчела о них, этих качествах, ведает. Когда весной крылатая труженица впервые "за данью полевой летит из кельи восковой", то она устремляется именно на добычу пыльцы рано цветущих растений, например ивы. Без вешней подкормки не вырастить многочисленного и сильного потомства. Благодаря поеданию пыльцы вырабатывается воск, из которого строятся соты. Наконец, эта пища служит для образования особого молочка, которым выкармливается пчелиная матка — сама родительница, хозяйка и владычица гудящего роя.

Словом, заготовка пыльцы относится к первейшим заботам пчелиной

семьи. Тут за тысячи веков сложилась своя технология. Рабочую пчелу пыль. ца манит зачастую сильнее, чем нектао У нее на задних ножках имеются так называемые «корзинки». Соединяя пыльцевые зернышки клейкими выде. лениями, чем-то вроде слюны, старательная сборщица складывает комочки в эти приспособления. Две, говоря на языке пчеловодов, обножки умещают около четырех миллионов пылинок. С радостным жужжанием возвращается отяжелевшая пчела домой, а ценный груз служит ей пропуском в улей.

Теперь заглянем внутрь улья, где пчела складывает принесенные катыши в восковые ячейки. Молодые работницы этого «склада» ударами головы плотно утрамбовывают содержимое. Другие пчелы заливают верхний слой пыльцы медом. Без доступа воздуха в ней происходят химические реакции. После сложного ферментативного процесса из пыльцы и меда образуется то, что именуют пергой, или хлебиной, которая может храниться очень долго.

Между цветами и насекомыми существует глубочайшая изначальная связь. Цветочная пыльца служит для крылатых тружениц не только источником питания. В ней биохимики обнаружили примерно 250 компонентов: все, какие известны, аминокислоты, большое количество витаминов, ферментов, гормонов, микроэлементов. И это еще не все. Как-то академик Н. Цицин заметил, что с точки зрения биохимической пыльца содержит разнообразные вещества, многие из которых нам еще неизвестны.

Значит, изучение состава пыльцы * использование ее на службу человеку открывают заманчивые перспективы Доказано, что пыльца — это пищевою продукт, способный поддерживать то нус здоровых и восстанавливать силь ослабленных людей. Говорят, индеиць доколумбовой Америки применяли ее как начинку для вкусных пирогов. MHO- гие отечественные и зарубежные cnfl

цаписты считают пыльцу природным Медикаментом многостороннего цеебного воздействия. Признано, что пыльца, регулируя и стимулируя важ^,е внутренние процессы, способствует продлению жизни.

даме мед, чьи замечательные дос-,оинства неоспоримы, своей полезностью в немалой степени обязан той же пыльце. Скажем, в совершенно чистом виде он не содержит никаких витаминов. Но натуральный мед всегда имеет в примеси загадочный цветень, который придает ему характерный оттенок и добавляет к его сахарной сладости биологически активные вещества. Недаром сами пчеловоды, как правило, едят мед с осадком из перги и сотовый мед. Кому-кому, а пасечникам долголетия не занимать!

Впрочем, не вдаваясь в подробности медицинского и иного толка, можно сказать со всей определенностью: цветочная пыльца необходима многим и для многого. В том числе для целых отраслей промышленности фармацевтической, парфюмерно-косметической, пищевой. Разумеется, не в малых дозах, а в солидных количествах. Но как собрать тонны, даже не десятки, а сотни и тысячи тонн неуловимой пыли?

Обратимся к исследованиям ботаников. Они подсчитали, например, что цветок яблони содержит 100 тысяч пыльцевых зернышек. А одна шишка можжевельника — 400 тысяч, сережка "Р^а-1,2 миллиона. Целые облака пыльцы извергают наши обычные породы деревьев и кустарников — орешник, береза, дуб, вяз, сосна, ель. Метелка кукурузы рассыпает на все четыре стороны около 20 миллионов пылинок, "отя для опыления початка хватило бы какой-нибудь тысячи.

°"°шась в цветочном венчике воз"^ ^ч^нок, пчелы прикасаются к нес^ному богатству. Мало-помалу за ^°^^"ый сезон сильная пчелиная ^" набирает до двух пудов питанного цветня. Не составляет особых

усилий умножить названное число на масштаб пчеловодства в любой области и республике. По всей же стране получится, даже если прикидывать с большой оглядкой, огромный тоннаж, исчисляемый шестизначно. Можно ли хотя бы небольшую долю общего взятка цветочной пыльцы без ущерба для пчел изымать в хозяйственный оборот?

С некоторых пор эта проблема будоражит умы пчеловодов. Еще в 1940 году Ф. Зубрицкий, а вслед за ним другие изобретатели предложили различные по устройству пыльцеуловители. Считалось, что создание такого прибора, подобно применению дымаря и медогонки, откроет для пчеловодства замечательные возможности. Однако похвастаться тем, что сбор пыльцы растет, увы, нельзя. Во многих местах за него просто не пробовали браться, кое-кого одолевают сомнения.

Тем интереснее практический опыт, накопленный в Марийской АССР. Здесь значительная часть пчелосемей сосредоточена в специализированном совхозе, чьи отделения действуют по всей автономной республике. На каждой пасеке совхоза «Мюкш», что в переводе и означает «Пчела», дело поставлено так, что наряду с производством меда заготовка пыльцы считается плановой производственной задачей. Она не стала лишней обузой, а помогла экономически укрепить хозяйство: в неблагоприятные для медосбора годы удается сохранить рентабельность именно благодаря пыльце, на которую установлены высокие закупочные цены.

Лучшие пасечники совхоза мастерски овладели методами получения и хранения цветочной пыльцы. Первый среди них М. Иринев. Это — ветеран, опытнейший специалист, участвовал в Великой Отечественной войне. За сезон 1984 года он заготовил сверхплановой продукции на 2,5 тысячи рублей, выполнил все установленные задания, а пыльцы собрал 224 килограмма.

204

205

Что же представляет собой пыльцеуловитель?

Право, он прост: обыкновенная решетка с пятимиллиметровыми отверстиями. Раньше, когда ее штамповали из металла, пчелы нередко повреждались. Теперь изготовляют пластмассовым литьем, что исключило повреждения. Уловитель ставится перед летком, и прилетающие сборщицы, проходя через отверстия, стряхивают небольшую долю ноши из «корзинок». Пыльца падает в нижний лоток, который каждый день опорожняют.

Возможно, эта штука нехитра, скажет скептик, но где ее найти и без хитрости приобрести? Серийное изготовление пластмассовых пылеуловителей налажено в Йошкар-Оле. Выпускается оборудование для сушки пыльцы. Это электрические шкафы, снабженные устройствами активной вентиляции, приборами автоматического и ручного регулирования температуры, словом, вполне современная техника. Без нее промышленной заготовке не обойтись, так как богатая белками, но влажная пыльца может быстро закиснуть и заплесневеть.

Собирая цветочную пыльцу тоннами, марийские пчеловоды сумели организовать ее поставку торговле как в чистом виде, так и в смеси с медом, сахаром, спиртом. Вот бы и в других местах страны использовать их опыт, увеличить объемы производства цветочной пыльцы и ценных продуктов из нее! Кстати, не грех изучить то, что делается в этом направлении за рубежом. Например, в ГДР пыльца служит сырьем для производства витамина А. Разнообразные профилактические и терапевтические средства с применением пыльцы выпускают в Румынии, Югославии, Болгарии, Швеции, Франции, да и многих других странах.

Кстати, используется цветочная пыльца, собранная не только с помощью медоносной пчелы, но и с применением специальных механических приспособлений. У этого способа есть свои

преимущества. Главное из них состоит в том, что собирается не смешанная продукция, например со всех луговых или лесных цветов, а пыльца одного конкретного вида. Это, конечно, спо.

собствует ее более целенаправленному терапевтическому использованию.

В нашей стране у пчеловодства древние корни. И вряд ли где еще есть такие широкие возможности для его развития.

РАСТЕНИЯ ЗАЩИЩАЮТСЯ

Недавно ботаники высказали предположение, что листья растений, атакованных вредителями, меняют свой химический состав. Ботаники, измеряя концентрацию танина в листьях клена и дуба, заметили, что в разных листьях она неодинакова. Известно, что танин не участвует в растительном обмене веществ, но оказывает неблагоприятное влияние на пищеварение насекомых. Следовательно, он может служить естественным инсектицидом. Исследователи считают, что в гибели лесов от вредителей повинно общее снижение защитных способностей растений. Возможно, в будущем ученые сумеют усиливать их.

ТЛИ СПАСАЮТСЯ БЕГСТВОМ

Агрономы обнаружили, что привезенный из Южной Америки дикий картофель не боится вредителей, которые наносят большой ущерб культурным сортам. Тли, которых помещали на листья этого растения или даже подносили к этим листьям, спасались бегством.

Обследование листьев показало, что на них есть волоски двух видов: одни выделяют клей, в котором вредители вязнут, а другие вырабатывают летучую жидкость. Оказалось, что эта жидкость имеет тот же состав, что химический сигнал тревоги, выделяемый тлями, попавшими в беду, и заставляющий их сородичей спешно отступать. Таким образом, растение в ходе эволюции приобрело способность вырабатывать это вещество для защиты.

Помимо чисто теоретического интереса, открытие может принести и практическую пользу. Возможно, удастся передать эту способность культурным сортам картофеля.

САХАР ВМЕСТО ВОДЫ

Мы привыкли считать, что жизнь без воды невозможна. Но, оказывается, некоторые виды грибков, хлебные

жи, ряд растений пустынь способны выжить даже при полном обезвоживании. Как им это удается? Исследования показали, что их спасает… сахар. Точ-1 нее — тригалоза. В процессе высыхания именно она замещает воду, которая разделяет молекулы на поверхности клеточных мембран, не давая им рассыпаться, а белкам слипаться. Более того, ученые установили: если тригалозу ввести заранее, то можно полностью удалить воду из любой клетки, не убив ее. Отсюда был сделан практический вывод: это явление можно использовать для консервации продуктов.

АЗЕРБАЙДЖАНСКАЯ ЕЖЕВИКА

О лечебных свойствах ежевики знали еще древние греки. Они применяли отвар листьев для примочек, а сами измельченные листья — для исцеления многих кожных заболеваний. И в наше время отваром ягод и листьев ежевики пользуются как средством народной медицины при ангинах, различных неврозах и желудочных заболеваниях.

О химическом составе плодов и листьев дикорастущей ежевики известно пока немного. В природе встречается множество видов этого кустарника, например, на территории Азербайджана известно 15 видов ежевики.

Чаще других встречается "ежевика сизая", из ягоды которой местное м^ селение варит варенье. Химический анализ ягод "ежевики сизой" выявил ряд отличий ее от ежевики, произрастающей в средней полосе. Оказалось, что в азербайджанской ежевике содер' жится в 1,5 раза больше Сахаров, чем, например, в ежевике лесов Белорус'

^^ Кроме фруктозы, в ежевике из орного края найдены такие важные сахара, как глюкоза, сахароза; впервые g ягодах ежевики обнаружен редко стречающийся сахар — ксилоза. Биологическая ценность ягод ежевики определяется также содержанием в них (,о1\ьшого количества витамина С и веществ обладающих Р-витаминной активностью, — флавонолов, катехинов и антоцианов.

Из ежевики легко приготовляется сок в нем тоже содержатся важные сахара, витамины и дубильные вещества. Интересно, что отходы, которые получаются при выжимании сока, содержат экстракт темно-красного цвета. Это вещество хорошо растворяется в воде, и опыт показал, что его можно использовать как безвредный пищевой краситель.

Уже после отделения пигмента из ежевичных косточек можно получить масло, в состав которого входят такие жирные кислоты, как пальмитиновая, олеиновая и линолевая.

СОЛЕНОЕ ДЕРЕВО

Участникам недавней китайской экспедиции мир растений преподнес сразу три сюрприза — в виде трех ранее неизвестных видов деревьев. Более того, оказалось, что все они обладают Удивительными свойствами. Одно из них, если надрезать ствол или листья, выделяет масло. Анализы показали, что ^"° с успехом можно использовать А^я приготовления пищи. Другое дерево каждое лето покрывается коркой, "Поминающей изморозь. По вкусу и "° составу — это почти чистая поваР^нная соль. Наконец, третье дерево…

предсказывает погоду: ровно за три дня до начала дождей его темно-зеленые листья становятся красными.

^______________

ЗЕЛЕНАЯ АНТЕННА

Инженер С. Коста, работающий в Индийском центре космических исследований, предлагает использовать в качестве телеантенн высокие деревья. Многочисленные опыты, проведенные Костой, показали, что дерево, соединенное с телевизором или ультракоротковолновым приемником обычным антенным кабелем, может обеспечить отличный прием сигналов высокой частоты, заменяя обычные металлические антенны. В своих экспериментах Коста использовал такие деревья, как кокосовые и финиковые пальмы, кипарисы, эвкалипты, манговые и хлебные деревья. Чем выше дерево и чем пышнее его крона, тем лучше телевизионный прием. Иногда качество изображения выше, чем с традиционной антенной. Кабель можно либо просто подключить зажимом к листу дерева, либо припаять к острому наконечнику, втыкаемому в ствол (что, конечно, повреждает дерево).

В прошлом году Косте удалось наладить двустороннюю связь в диапазоне УКВ на расстояниях до 30 километров, используя в качестве передающих и приемных антенн кипарисы и эвкалипты. Индийский инженер надеется, что его открытие поможет проникновению телевидения и радиовещания в отдаленные уголки страны.

КЛЕТКИ-СВЕТОВОДЫ

Лозунг "Учитесь у природы" повторялся так часто, что' перестал удивлять нас. И тем не менее ученые находят все новые и новые свидетельства его справедливости. Вот еще одно. Недавно ученые обнаружили, что ростки золотистой фасоли способны передавать свет таким же образом, как и толькотолько входящие в моду волоконнооптические кабели. В лабораторных экспериментах лазерный луч падал на ткань кукурузы, овса или фасоли и проходил в ней не менее двух с половиной сантиметров. Проникая в растительную клетку, он отражался от ее поверхности и зигзагами продвигался по ней. Полная аналогия со световодными волокнами. Правда, значительная часть света терялась — природные световоды оказались похуже рукотворных. Но открытое явление может иметь существенное значение для понимания развития растений.

"ПАМЯТЬ" У РАСТЕНИЙ?

Ботаники провели серию экспериментов с целью установить, сохраняют ли растения информацию, поступающую извне, и используют ли ее затем. Подопытным растением служила молодая календула, листья которой экспериментаторы прокалывали тонкой

лой. Растения находились в той стадии развития, когда семяпочки на них располагаются симметрично, попарно на одном уровне стебля по разные его стороны.

Из каждой пары семяпочек в одной прокалывали по четыре отверстия, другая же оставалась нетронутой. Через пять минут после этой операции обе семяпочки удалялись, чтобы иметь доказательства того, что экспериментатор имеет дело с «запоминанием», а не с непосредственной реакцией на повреждение.

Растениям позволяли достигнуть возраста двадцати суток, после чего у них удаляли верхушку, что позволяло расти добавочным семяпочкам. Измерив через пять суток их рост, исследователи установили, что в большинстве случаев он был неравномерным. У контрольных растений преимущества в росте распределялись случайным образом. У подопытных же активнее росла та семяпочка, которая была непосредственно напротив подвергавшейся прокалыванию. Такое «запоминание» сохранялось даже в том случае, когда удаляли верхушки через тринадцать суток после прокалывания. Установив таким образом существование у растения сравнительно долгосрочной «памяти», ботаники провели новую серию опытов для проверки того, есть ли краткосрочная. При этом сначала, как и прежде, делали по четыре прокола одной семяпочки. А затем каждую семяпочку прокалывали лишь один раз, и только после того семяпочки удалялись.

Оказалось, что через пятнадцать минут после первого воздействия растения, подвергшиеся второму, полностью «забывали» о первом. Однако по мере того как интервал между воздействиями возрастал до десяти часов, способность «запоминать» у растения увеличивалась. Это, по мнению экспериментаторов, говорит о наличии у растения двух видов памяти: неустойчивой краткосрочной и прочной долгосрочной. *

КТО ЖЕ СТАРШЕ?

До сих пор считалось, что самые старые деревья планеты — секвойи. Однако оказалось, что на японском острове Иску растет кедр, который привлек внимание специалистов всего мира. Никто не может точно сказать, сколько ему лет, но известно, что иным кедрам, которые вырубали в японских лесах, было более 7000 лет.

НИКТИНАСТИИ СВЯЗАНЫ С РОСТОМ

Ботаникам давно известны так называемые никтинастии — движения листьев растений, связанные с временем суток. Днем листья расположены горизонтально, чтобы лучше улавливать солнечный свет, а с наступлением темноты у некоторых растений они меняют положение, становятся вертикально, кончиком вниз или вверх. Еще Дарвина занимал вопрос, с чем связаны такие вечерние изменения положения листьев.

Эксперименты ученых не ответили на этот вопрос, но принесли новую интересную информацию. В лабораторных УСЛОВИЯХ растения, листья которых специально удерживали ночью в «дневном» положении, намного (на 20 процентов) отставали в росте от контрольных. Итак, никтинастии каким-то образом связаны с ростом растений.

"ЗРЯЧИЕ" ВОДОРОСЛИ

Что может разглядеть человек в полной темноте? Разумеется, ничего, если в его распоряжении нет специальных приборов, преобразующих в изображение невидимые инфракрасные лучи. Увы, способностью видеть в тепловом или ультрафиолетовом диапазоне пока обладают лишь инопланетяне — герои фантастических рассказов. Но и ученые уже вторгаются в области, освоенные фантастами. Впрочем, начали они пока с малого.

Исследователи установили, что у некоторых водорослей есть визуальная система. Конечно, она далека от того, что мы вкладываем в понятие «зрение», но все же одноклеточные малютки вырабатывают светочувствительный фермент родопсин и реагируют на свет. Правда, не все — есть и «слепая» разновидность водорослей. Вот им-то ученые и вводили синтетический ретинал — основной компонент светочувствительного пигмента. И тотчас у водорослей восстанавливалось «зрение» — они начинали двигаться от света к тени. Более того, в зависимости от типа ретинала реагировали на разную длину волны.

Ученые надеются, что тщательное изучение явления в конце концов позволит сдвигать диапазон зрения у человека, излечивать некоторые виды цветовой слепоты и даже… сделать глаз чувствительным к невидимым зонам спектра. Но, конечно, это дело даже не завтрашнего дня — пока исследователи намерены продолжать эксперименты на тропических рыбках.

ГЕНЕТИЧЕСКАЯ РЕВОЛЮЦИЯ ТОЛЬКО НАЧИНАЕТСЯ

Рассказывает академик ВАСХНИЛ А. С озино в.

Сегодня древо генетики уже начало давать обильные плоды. Например, выделение и внедрение генов карликовости обеспечило стремительное распространение по всему миру короткостебельных неполегающих сортов злаков, способных давать урожай зерна до 100 центнеров с гектара. С помощью методов генетики удалось получить множество гибридов кукурузы, сорго, риса, подсолнечника, а также кур, свиней, тутового шелкопряда, ежегодно дающих миллионы тонн дополнительной продукции. Вышел на поля первый, созданный человеком вид культурного растения-тритикале, в клетках которого сосуществуют хромосомы ржи и пшеницы. Созданы и сорта растений, а также штаммы микроорганизмов — сверхпродуцентов биологически активных веществ, в том числе антибиотиков и витаминов. Возникла новая область науки — генетическая инженерия.

Но несмотря на эти успехи, я готов утверждать, что генетическая революция только начинается. Уже в ближайшем будущем, я надеюсь, генетики смогут решить проблему целенаправленного переноса отдельных генов или их комплексов от одного организма к другому. Это даст возможность конструировать новые формы растений и животных, приспособленные к индустриальным процессам производства продовольствия и сырья для промышленности. Это будут организмы, существенно отличающиеся от нынешних:

например, ячмень, способный связ вать атмосферный азот, расти на кц ^ лых почвах и синтезировать в зеон полноценный белок, равный по качес ву белкам сои. Или растения, накапл^ вающие за вегетационный период средней полосе СССР столько биомас. сы, что ее будет экономически целесо^ образно трансформировать в технический спирт, пригодный для использования в качестве горючего. Будут созданы и новые формы животных, требующих для получения животноводческой продукции гораздо меньше кормов, чем нынешние. Наконец, многие промышленные задачи будут решаться на основе биотехнологических процессов. И даже обогащение руд станет осуществляться с помощью специально сконструированных штаммов микроорганизмов.

ЖЕНЬШЕНЬ РАСТЕТ КАК НА ДРОЖЖАХ

Речь пойдет не о корне жизни, а о культуре его клеток, выращиваемых на питательной среде. Биологи пришли к выводу, что это, пожалуй, наиболее простой способ получать ценные лекарственные вещества, содержащиеся в женьшене, не бродя неделями по тайге и не затрачивая колоссальных усилий на искусственное выращивание целебного корня в грунте (тут требуется создание особых условий — освещенности, питания, полива, снабжения воздухом).

Конечно, и приготовление питатель' ной среды — дело непростое и требует определенных затрат. Ученые МГУ, исследовавшие особенности ро" ста культуры клеток женьшеня, обнаружили, что источником энергии и У"

лерода для них могут быть сине-зеленые водоросли. Оказывается, вещества, которые они выделяют на свету, в частности полисахариды, пептиды, весьма "по вкусу" клеткам женьшеня, и они растут как… нет, не как на дрожжах, а как на сахарозе. Не указывает ли это на путь к созданию и других искусственных симбиозов на пользу человеку?

КАРТОФЕЛЬ ПРИ АБСОЛЮТНОМ НУЛЕ

Ростки картофеля выживают даже после охлаждения их до абсолютного нуля! Этот эффект, вероятно, можно использовать при долгом хранении генов растений и животных.

Многие сорта картофеля сегодня уже потеряны, многие находятся на грани исчезновения, особенно местные дикорастущие виды, столь нужные для скрещивания с культурными. Недаром уже созданы специальные научные центры для поддержания и пополнения мировой коллекции картофеля. И тут возникает вопрос: в каком виде хранить этот генетический фонд?

Пока еще не существующий мировой банк картофельных генов должен состоять из пробирок, в которых «спят» крохотные ростки от едва проросших клубней. Если через сотню лет, а может быть и более, «разбудить» такой росток и высадить в почву, вырастет картофелина данного сорта.

Известно, что, если биологическую ткань растительного или животного происхождения просто медленно заморозить, в ней образуются крупные кристаллы льда, разрушающие клеточную структуру. Но если ту же ткань заморозить почти мгновенно, успевают

зоваться лишь микрокристаллы, ее затрагивающие. И оказывается, живу растительную ткань, замороженную та. ким способом, можно разморозить оживить. Исследования в этом направлении проводятся во многих странах Недавно ученые из Института физиологии растений имени К. А. Тимирязева выяснили, что ростки картофеля могут ожить даже после охлаждения до абсолютного нуля. Быть может, работа советских исследователей даст толчок к созданию банка картофельных генов.

ЧЕМ БОЛЬШЕ ТЫЧИНОК, 1 ТЕМ ЛУЧШЕ Х

Разобраться с полом у растений небиологу не так-то просто. Скажем, есть растения с обоеполыми цветками, в которых имеются и тычинки и пестики. А есть — с двуполыми, другими словами, с мужскими (тычиночными) и женскими (пестичными). Бывают растения" мальчики", у которых только тычиночные цветки, и «девочки» — с пестичными. Если же на растении есть цветки и мужские и женские, как на огурце, то его называют однодомным.

Любой садовод порадуется, если увидит, что на кусте облепихи «девочке» и на кусте-"мальчике" весной появилось много цветов. Чем их больше, тем выше урожай ягод будет осенью. А вот огороднику, который посадил огур' цы, надо еще внимательно присмотреться, будет ли толк от их бурного цветения. Ведь если на растениях большинство цветков мужские, то плоД^ будет немного.

Тот, кто выращивал, например, огур' цы сорта «изящный», знает, что у н^ преобладают тычиночные цветы. "°

аь если изменить баланс в пользу Цветов пестичных, то и огурцов на нем

дается больше? Именно такую задачу и поставили перед собой ученые из ммc.Х^м^^^a биоорганической химии АН СССР и МГУ. Они попробовали опрыскивать растения водным растворов фталевой кислоты и водными эмульсиями ее эфиров. Делалось это при появлении цветковых бугорков и также через пять-шесть и десять-двенадцать дней после первого опрыскивания. Результаты сказались уже на двадцать первый день: произошла феминизация растений, число пестичных цветков увеличилось в два-три раза. Интересно и то, что под влиянием препаратов у 20 процентов растений главный побег стал заканчиваться не конусом нарастания, а женским цветком, то есть будущим огурцом.

ФРУКТЫ

БЕЗ КОСТОЧЕК

Метод выращивания фруктов и овощей без косточек разработан в Институте генетики болгарской Академии "аук. Путем мутации генов и искусственного осеменения обычных растений получают сорта, не содержащие косточек. Для чего это нужно? Фрукты и овощи без твердого содержимого внутри лучше поддаются промышленной "ереработке и позволяют экономить Рабочую силу.

РАСТЕНИЯ НА «СОЛЕНОЙ» ДИЕТЕ

Может ли морская вода заменить пресную в орошении сельскохозяйственных культур? Для районов, в которых ощущается нехватка пресной воды, этот вопрос очень актуален.

Цикл исследований в данном направлении был проведен во Всесоюзном научно-исследовательском институте по применению полимерных материалов в мелиорации и водном хозяйстве в Елгаве. Экспериментальные работы проводились в совхозе-техникуме «Булдури» близ Риги и в совхозе «Салацгрива» Лимбажского района. Орошение производилось водой Балтийского моря либо эквивалентной ей по уровню солености.

Наиболее солеустойчивыми показали себя многолетние травы — овсяница луговая, овсяница красная, тимофеевка, мятлик луговой, люцерна; овощи — столовая, сахарная и кормовая свекла, кочанная капуста, морковь. Несколько хуже «отреагировали» на соленую воду помидоры и цветная капуста. В целом же культуры не потеряли ни в урожайности, ни в качестве конечного продукта, хотя химический состав растений и плодов несколько изменился. Не произошло существенных перемен и в агрохимических свойствах песчаной почвы. Отсюда можно сделать вывод, что для полива культур с хорошей и средней солеустойчивостью, возделываемых на супесчаных и песчаных почвах, вполне можно использовать воду Балтийского моря.

"ОРОШЕНИЕ" БЕЗ ВОДЫ

Растения, как и все живое на Земле, не могут жить без воды. И ее дают посевам: зимой-задерживая снег на полях, летом — подводя по оросительным каналам, поливая искусственным дождем. Чем теплее климат и жарче дни, тем суше почва, сильнее нагреваются листья и большей влаги требуют растения.

А нельзя ли помочь растениям лучше сохранять уже имеющуюся влагу? Такой оригинальный метод орошения без воды разработан во Всесоюзном научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации имени А. Н. Костякова.

Два года подряд, вызывая повышенный интерес колхозников, сотрудники института… белили листья сахарной свеклы на выделенных им участках в Чуйской долине. Конечно, все делалось на современном техническом уровне, с помощью соответствующих машин. Специально для этой цели переоборудован полевой опрыскиватель. Обработку производили суспензией гашеной извести такой слабой концентрации, чтобы она практически не влияла на кислотность почвы.

Белое поле, естественно, лучше отражало палящие солнечные лучи, листья побеленной свеклы и почва под ними нагревались слабее, а влажность в гуще растений сохранялась более высокой по сравнению с контрольными зелеными участками.

Растения благодарно реагировали на «побелку». К уборке они имели намного больше листьев, чем в контроле, да и сами листья были почти в полтора раза крупнее неокрашенных. Конечно,

свеклу ценят не за размеры ботвы. Н у хорошо развитых растений и корн добрые: урожай на опытных делянка более чем на 10 процентов превыси контрольный. Успех заметный.

СТОЛЯРНЫЙ КЛЕЙ НА ПОЛЕ

Оказывается, столярный клей-неплохой стимулятор роста. Этот эффект случайно заметили румынские биологи и уже широко проверили его на практике. Сначала нужно сварить густой бульон из хрящей, сухожилий, костей и копыт домашних животных. Когда он насытится коллагеновыми белками, то есть достигнет густоты столярного клея, варка прекращается. Затем кубический сантиметр продукта растворяют в литре воды — и стимулятор готов. Обработанные коллагеновым раствором семена овощных и зерновых культур значительно быстрее растут и более жизнеустойчивы. После опрыскивания им листьев ускоряется рост растений и сокращаются сроки созревания урожая.

ЛУК СОХРАНЯЕТ МОРКОВКУ

Выращивание нескольких, но точно определенных сельскохозяйственных

культур на одной и той же площаД^ приводит к изменению популяции вредителей. Дело в том, что взрослые насекомые направляются с целью п°"

^виться к Другим растениям, которые оказываются, однако, совсем неподкодящими для них. Обнаружив ошибку, Дедители поспешно разбегаются, не успевая подчас отложить яйца. Так, напимер, для защиты капусты хорошо ^пользовать фасоль, а моркови лук, о^орый не только отвлекает внимание редителей, но и блокирует их обоняние острым запахом.

УДОБРЯТЬ ОВЕС УГЛЕМ

Пожалуй, мало кто верил в успех эксперимента, который проводила недавно группа польских химиков. И все же конечный результат оказался убедительным: урожай овса увеличился на 30 процентов, картофеля и ячменя — на 22 процента. Культуры подкармливали необычными удобрениями-накрошенным бурым углем. В качестве топлива этот уголь не очень пригоден из-за низкой калорийности, однако содержит фосфор и кальций и вполне годится как удобрение. Кроме того, что он питает землю микроэлементами, бурый уголь улучшает структуру тяжелых почв.

ПО МАРШРУТУ ГОРОД — ПОЛЕ

^временным городам все труднее ^ Р^яться с проблемой домашнего У °Ра. Большинство предложенных

для ее решения проектов предусматривает его сжигание, что требует немалых затрат топлива. По иному пути пошли специалисты ГДР. Тщательно изучив состав отходов, коллектив исследователей пришел к выводу, что с помощью биотехнологии их можно превратить в органические удобрения. Уже разработана установка, позволяющая за год переработать 30 тысяч тонн мусора в 26 тысяч тонн «питания» для полей. Попутно всевозможные условия и фильтры возвращают народному хозяйству до тысячи тонн металла.

ЯИЧНУЮ СКОРЛУПУ

В ОЗЕРО

Шведское озеро Холмсё сильно за-. грязнено кислотными дождями и прочими современными промышленными отходами. Экологи предложили восстановить жизнь в озере, нейтрализовав его воды большим количеством извести. Местные власти нашли остроумное решение. На берегу Холмсё есть кондитерская фабрика, во дворе которой скапливается по нескольку тонн яичной скорлупы — прекрасного известкового материала. Сброшенная в озеро, скорлупа, по мнению ученых, может постепенно очистить его от промышленного загрязнения.

ПОЛЯРИЗОВАННЫЙ СВЕТ В ПРИРОДЕ

Человеческий глаз весьма чувствителен к окраске (то есть длине волны) и яркости света, но третья характеристика света, поляризация, ему практически недоступна. Мы страдаем "поляризационной слепотой". В этом отношении некоторые представители животного мира гораздо совершеннее нас. Например, пчелы различают поляризацию света почти так же хорошо, как цвет или яркость. И так как поляризованный свет часто встречается в природе, им дано увидеть в окружающем мире нечто такое, что человеческому глазу совершенно недоступно. Человеку можно объяснить, что такое поляризация, с помощью специальных светофильтров он может увидеть, как меняется свет, если «вычесть» из него поляризацию, но представить себе картину мира "глазами пчелы" мы, видимо, не можем (тем более что зрение насекомых отличается от человеческого и во многих других отношениях).

Поляризация — это ориентированность колебаний световой волны в пространстве. Эти колебания перпендикулярны направлению движения луча света. Элементарная световая частица (квант света) представляет собой волну, которую можно сравнить для наглядности с волной, которая побежит по канату, если, закрепив один его конец, другой встряхнуть рукой. Направление колебаний каната может быть различным, смотря по тому, в каком направлении встряхивать канат. Точно так же и направление колебаний волны кванта может быть разным. Пучок света состоит из множества квантов. Если их

колебания различны, такой свет не ляризован, если же все кванты име^ абсолютно одинаковую ориентаций свет называют полностью поляризова ным. Степень поляризации может бы различной в зависимости от того как доля квантов в нем обладает одинаковой ориентацией колебаний.

Существуют светофильтры, пропускающие только ту часть света, волны которой ориентированы определенным образом. Если через такой фильтр смотреть на поляризованный свет и при этом поворачивать фильтр, яркость пропускаемого света будет меняться. Она будет максимальна при совпадении направления пропускания фильтра с поляризацией света и минимальна при полном (на 90 градусов) расхождении этих направлений. С помощью фильтра можно обнаружить поляризацию, превышающую примерно 10 процентов, а специальная аппаратура обнаруживает поляризацию порядка 0,1 процента.

Поляризационные фильтры, или поляроиды, продаются в магазинах фотопринадлежностей. Если через такой фильтр смотреть на чистое голубое небо (при облачности эффект выражен гораздо слабее) примерно в 90 градусах от направления на Солнце, то есть чтобы Солнце было сбоку, и при этом фильтр поворачивать, то ясно видно, что при некотором положении фильтра на небе появляется темная полоса. Это свидетельствует о поляризованности света, исходящего от этого участка неба. Поляроидный фильтр открывает нам явление, которое пчелы видят "простым глазом". Но не надо думать, что пчелы видят ту же темную полосу на небе. Наше положение можно сравнить с положением полного дальтоника, человека, неспособного видеть цвета. Тот, кто различает только черное, белое и различные оттенки серого цвета, мог бы, смотря на окружающий мир попеременно через светофильтры раз' личного цвета, заметить, что картина мира несколько меняется. Например)

вз красный фильтр иначе выглядел ^ красный мак на фоне зеленой тра^ерез желтый фильтр стали бы "" ^ выделяться белые облака на мбом небе. Но фильтры не помогли ^дальтонику понять, как выглядит о человека с цветным зрением. Так емк цветные фильтры дальтонику, оляризационный фильтр может лишь подсказать нам, что у света есть каДое-то свойство, не воспринимаемое

глазом. Поляризованность света, идущего от

голубого неба, некоторые могут заметить и простым глазом. По данным известного советского физика академика С. Вавилова, этой способностью обладают 25–30 процентов людей, хотя многие из них об этом не подозревают. При наблюдении поверхности, испускающей поляризованный свет (например, того же голубого неба), такие люди могут заметить в середине поля зрения слабо-желтую полоску с закругленными концами. Еще слабее заметны голубоватые пятнышки в ее центре, по краям. Если плоскость поляризации света поворачивается, то поворачивается и желтая полоска. Она всегда перпендикулярна к направлению световых колебаний. Это так называемая фигура Гайдингера, она открыта немецким физиком Гайдингером в 1845 году. Способность видеть эту фигуру можно развивать, если хотя бы раз удастся ее заметить. Интересно, что еще в 1855 ГОДУ, не будучи знакомым со статьей Гайдингера, напечатанной за девять лет до того в одном немецком физическом журнале, Лев Толстой писал ("Юность", глава XXXII): "…я невольно оставляю книгу и вглядываюсь в растворенную Дверь балкона, в кудрявые висячие ветви высоких берез, на которых уже заходит вечерняя тень, и в чистое небо, ^ котором, как смотришь пристально, вдруг показывается как будто пыльное ^"товатое пятнышко и снова исчеза^"- " Такова была наблюдательность великого писателя. ^"Уру Гайдингера можно увидеть

гораздо яснее, если смотреть через зеленый или синий светофильтр.

Поляризация света неба была открыта в 1871 году (по другим источникам, даже в 1809 году), но подробное теоретическое объяснение этого явления было дано лишь в середине нашего века. Тем не менее, как обнаружили историки, изучавшие древние скандинавские саги о плаваниях викингов, отважные мореходы почти тысячу лет назад пользовались поляризацией неба для навигации. Обычно они плавали, ориентируясь по Солнцу, но, когда светило было скрыто за сплошной облачностью, что не редкость в северных широтах, викинги смотрели на небо через специальный "солнечный камень", который позволял увидеть на небе темную полоску в 90 градусах от направления на Солнце, если облака не слишком плотны. По этой полосе можно судить, где находится Солнце. "Солнечный камень" — видимо, один из прозрачных минералов, обладающих поляризационными свойствами (скорее всего распространенный на севере Европы исландский шпат), а появление на небе более темной полосы объясняется тем, что, хотя за облаками Солнца и не видно, свет неба, проникающий через облака, остается в какой-то степени поляризованным. Несколько лет назад, проверяя это предположение историков, летчик провел небольшой самолет из Норвегии в Гренландию, пользуясь в качестве навигационного прибора только кристаллом минерала кордиерита, поляризующего свет.

Уже говорилось, что многие насекомые в отличие от человека видят поляризацию света. Пчелы и муравьи не хуже викингов пользуются этой своей способностью для ориентировки в тех случаях, когда Солнце закрыто облаками. Что придает глазу насекомых такую способность? Дело в том, что в глазе млекопитающих (и в том числе человека) молекулы светочувствительного пигмента родопсина расположены беспорядочно, а в глазе насекомого те же

молекулы уложены аккуратными рядами, ориентированы в одном направлении, что и позволяет им сильнее реагировать на тот свет, колебания которого соответствуют плоскости размещения молекул. Фигуру Гайдингера можно видеть потому, что часть нашей сетчатки покрыта тонкими, идущими параллельно волокнами, которые частично поляризуют свет.

Любопытные поляризационные эффекты наблюдаются и при редких небесных оптических явлениях, таких, как радуга и гало. То, что свет радуги сильно поляризован, обнаружили в 1811 году. Вращая поляроидный фильтр, можно сделать радугу почти невидимой. Поляризован и свет гало светящихся кругов или дуг, появляющихся иногда вокруг Солнца и Луны. В образовании и радуги и гало наряду с преломлением участвует отражение света, а оба эти процесса, как мы уже знаем, приводят к поляризации. Поляризованы и некоторые виды полярного сияния. Наконец, следует отметить, что поляризован и свет некоторых астрономических объектов. Наиболее известный пример — Крабовидная туманность в созвездии Тельца. Свет, испускаемый ею, — это так называемое синхротронное излучение, возникающее, когда быстро летящие электроны тормозятся магнитным полем. Синхротронное излучение всегда поляризовано.

Вернувшись на Землю, отметим, что некоторые виды жуков, обладающие металлическим блеском, превращают свет, отраженный от их спинки, в поляризованный по кругу. Так называют поляризованный свет, плоскость поляризации которого закручена в пространстве винтообразно, налево или направо. Металлический отблеск спинки такого жука при рассмотрении через специальный фильтр, выявляющий круговую поляризацию, оказывается левозакрученным. Все эти жуки относятся к семейству скарабеев. В чем биологический смысл описанного явления, пока неизвестно.

КОГДА ЖЕЛЕЗО ОГНЕОПАСНО

Морякам известны случаи самовозгорания груза. Такое бывает, например, с зерном. Пожары вызываются особыми микроорганизмами. Размножившись в толще зерна, микробы потребляют его жировые вещества, причем из-за активной деятельности микробов масса зерна сильно разогревается и может загореться. Но чтобы пожар на судне был вызван грузом железа такое трудно себе представить. Однако такие случаи бывают. Д

В гавань города Вишакхапатнам, рас^ положенного на восточном побережь^ Индии, вошло Панамское грузовое суд-j но "Сэникс Эйс". Когда открыли судовые люки, из трюмов пахнуло палящи*/ жаром. В трюмах находились пористые гранулы железа, служащие полуфабри^ катом для производства стали. Залить трюмы, в которых находился груз, во- дои оказалось невозможно, так как судно и без того было перегружено. Из него выгрузили все, что удалось, и отбуксировали за пределы порта. Около пятисот тонн гранул, оставшихся в трюмах, продолжали тлеть почти месяц. Использованные для тушения пожара средства — вода, пена и огнегасящий порошок — оказались малоэффективными.

Подробно документирован случай самовозгорания железа на борту греческого грузового судна "Агиос Гиоргис". Большая часть трюмов судна была загружена такими же пористыми гранулами с большим содержанием чистого железа. В порту назначения обнаружилось, что температура в трюмах суд-1 на превысила 65 градусов, а еще через j

несколько часов она перевалила за 100 градусов. В последующие дни температура поднялась до 540 градусов. Спешно произвели подсчеты и установили, что обшивка корабля сдаст при температуре около 700 градусов. Было решено освободить от груза три трюма, температура в которых оказалась самой высокой. Остальные трюмы залили водой. После этого температура постепенно снизилась до 90 градусов, и "Агиос Гиоргис" взял курс на близлежащий город, в порту которого и был разгружен. Во время разгрузки было замечено, что гранулы, уже более десяти дней находившиеся под водой, на открытом воздухе вновь начали тлеть и дымиться.

Чем же объяснить эти странные случаи?

Один из самых ярких и запоминающихся опытов в школьном курсе химии горение стальной проволоки. Ее конец раскаляют на огне и опускают в колбу с кислородом. В достаточно большом объеме кислорода может сгореть и крупный железный предмет. Например, во время пожара, случившегося на одном химическом заводе в конце прошлого века, от нагревания бочек с бертолетовой солью выделилось много кислорода, так что весь завод оказался в среде с повышенным содержанием этого газа. Горели даже стальные лебедки.

Однако железо может гореть, точнее, сильно разогреваться без пламени и искр и в обычном воздухе, содержащем лишь 20 процентов кислорода. Надо только, чтобы площадь соприкосновения металла с воздухом, то есть площадь реакции, была достаточно большой. Тогда окисление пойдет быстро, с выделением большого количества тепла.

Именно это условие выполняется в гранулах (окатышах), получаемых при новом методе выработки железа-прямом восстановлении железа из руд. По этому методу подготовленная руда нагревается в среде восстанавливающих

газов — чаще всего водорода или окиси углерода. Получаются гранулы с высоким содержанием железа и большим количеством пор, занимающих до 50–75 процентов объема гранулы. Большая поверхность соприкосновения железа с воздухом в такой грануле иногда может приводить к активной реакции.

Произойдет ли самовозгорание, зависит от размера гранул и пор в них, плотности загрузки, интенсивности вентиляции в трюме, степени влажности, наличия ржавчины на железе и от ряда других факторов.

Саморазогрев железа можно предупредить, нагнетая в трюм газы с низкой реакционной способностью, например азот или двуокись углерода.

ПОСТОЯННАЯ ВСЕ-ТАКИ ПОСТОЯННА

В тридцатых годах нашего века Поль Дирак высказал предположение, что константы гравитации и электромагнитных сил могут изменяться со временем. Никаких экспериментальных подтверждений этому не было, просто некоторые числовые соотношения в микромире и Вселенной указывали на возможность такой ситуации. Многие ученые с восторгом восприняли новую гипотезу и стали строить разнообразные теории, исходя из нее. Но все же без экспериментального подтверждения всякое, даже самое изящное, теоретическое построение остается зыбким воздушным замком.

Ученые проанализировали данные о движении ракет на Марс, а также внимательно изучили результаты радиолокации Меркурия и Венеры, лазерной радиолокации Луны. Если бы

223

222

ционная постоянная уменьшилась со временем, то изменились бы и расстояния между небесными телами, неизбежны были бы ошибки в расчетах траекторий космических аппаратов. Однако этого не происходит, значит, постоянная тяготения меняется за год не более чем на две тысячемиллиардные доли. Из предположения Дирака следует в двадцать раз большая скорость изменения. Исследователи считают, что скорее всего гравитационная постоянная не меняется вообще.

ВЕЧЕН ЛИ ПРОТОН?

Еще на школьной скамье мы узнаем о протонах и электронах электрически заряженных частицах атома. Протон как бы его сердцевина, простейшее атомное ядро. Природа наделила эту частицу устойчивостью благодаря столь счастливому обстоятельству существуем и мы с вами, и окружающий мир. Протоны — своего рода кирпичики, из которых построена вся природа, как живая, так и неживая. Только в человеческом теле их огромное количество, выражающееся единицей с 29 нулями, — чтобы записать это число во всем его великолепии, не хватило бы строчки в газетном столбце. Представление о нем дает такое сравнение — именно во столько раз размер нашей Вселенной больше однокопеечной монеты.

"А вечна ли эта частица?" — вот вопрос, интересующий ученых в последнее время. И вовсе не из-за боязни "конца света", наоборот, они даже заинтересованы найти следы ее распада. Почему же? Дело в том, что стабильность

тона, как ни странно, мешает созд стройную картину мироздания.

Еще сравнительно недавно в физик микромира царил «беспорядок» — ~ ц следователи находили все новые эле1 ментарные частицы, их количество под ходило к двумстам, а вот общих принципов классификации не было. Физики чувствовали себя примерно так же как химики до тех пор, пока Д. Менделеев не открыл периодический закон и каждый элемент занял свое место в знаменитой таблице. Подобный порядок мечтают навести и физики — выявить единство сил природы.

И вот в последнее десятилетие в этой науке происходит бесшумная революция. Если сравнивать дорогу исканий с длинным темным туннелем, можно сказать, что теперь в его конце забрезжил ^вет. Появилась надежда создать единую теорию всех четырех сил природы; гравитационных, электромагнитных, сильного и слабого взаимодействиятеорию так называемого "большого объединения". А чтобы ее построить, надо допустить, что основной строительный материал нашего мира — протон — нестабилен. Вот почему физики так настойчиво ищут следы его распада — пока, пожалуй, нет другой возможности экспериментально подтвердить теорию "большого объединения".

Увы, некоторые расчеты говорят о том, что протон стабилен, во всяком случае, его жизнь намного дольше миллиона миллиардов лет. Сравнитевозраст Вселенной, по современным воззрениям, «всего» около десяти миллиардов лет. Если бы протон жил меньше, в нашем организме за год распадалось бы столько этих частиц, что доза радиаци и оказалась бы просто смертельной. Человечество же живет и здравствует.

Итак, нижний предел установлен, а верхний, по теории "большого объединения", должен быть где-то в области 10^-10" лет. Время фантастическое, трудно представимое, практически бесконечное по сравнению с тем, сколько

уже прожила наша Вселенная после своего рождения-Большого взрыва. Именно тогда, по мнению ученых, и родились протоны. Но это средний срок их существования. А вот сколько проживет каждый конкретный протон, сказать нельзя. Если он все-таки распадается, срок его жизни случаен — таковы причудливые законы микромира. Конкретная частица может погибнуть гораздо раньше своих собратьев, а может и пережить их всех.

Идея "эксперимента века" проста. Надо взять огромную массу практически любого вещества (обычно используют очищенную воду) и наблюдать, появятся ли в ней частицы, рожденные при распаде протона. Чем больше масса, тем больше в ней протонов, а значит, больше и вероятность, что хотя бы несколько из них погибнут. Во всяком случае, эта масса должна быть более десяти тысяч тонн (современные детекторы имеют пока меньшую массу). И из этого бесконечного числа протонов — вспомните, сколько их только в нашем теле — за год непрерывного наблюдения могут погибнуть лишь несколько. Уловить продукты их распада — задача потруднее, чем найти иголку в стоге сена.

А поиск осложняется тем, что в огромной массе детектора из-за радиоактивных примесей и космического фона будут распадаться и другие частицы — следы этих событий можно принять за гибель протонов. Чтобы избавиться от помех, детекторы прячут под толщей грунта или воды.

Один из первых экспериментов провели советские ученые на Баксанском нейтринном телескопе. Следов распада они не обнаружили. Именно тогда, исходя из характеристик прибора, было рассчитано время жизни протонаоно оказалось более 1,5х10^ лет. Индийские и японские специалисты спрятали детектор в золотоносной шахте на трехкилометровой глубине. Замеренное здесь время распада оказалось еще больше-около 10^ лет.

Новое поколение детекторов, возможно, в конце концов обнаружит распавшийся протон. А если нет? Значит, время его жизни превышает 10 ^ лет. Дальнейшие поиски и сложны и дороги. Может даже оказаться, что создать установку для измерения времени распада порядка 10^ лет легче на Луне, чем на Земле.

Не исключено, что время жизни каверзной частицы вообще превышает наши технические возможности измерения. Тогда физики придумают другие эксперименты, косвенно подтверждающие теорию, ведь на пути к "большому объединению" есть не только трудности — этот путь обещает и большие открытия. Объединение всех физических взаимодействий, как отметил вице-президент АН СССР академик А. Логунов, "может произвести пере- ворот во всей практической деятельности человека. Ведь с помощью одних сил можно будет управлять другими, превосходящими их во много раз".

КВАРКИ ХОДЯТ ПАРАМИ

Сегодня уже ни у кого нет сомнений в том, что элементарные частицы состоят из кварков. А вот о том, как они устроены, пока единого мнения нет. Квантовая хромодинамика — наука о взаимодействии кварков предполагает, что кварки «склеены» при помощи глюонов. Доказательством существование глюонов считали трехструйные события при столкновении частиц: когда высокоэнергичные частицы сталкиваются, от места столкновения разлетаются целые снопы или струи частиц. Когда таких струй две, это значит, в

вении родилась пара кварк-антикварк с колоссальной энергией и, разлетаясь в разные стороны, они и порождают две противоположно направленные струи. Когда же экспериментаторы обнаружили события с тремя струями, они предположили, что наконец-то найден долгожданный глюон, потому что кварки могут рождаться только парами, а глюоны и поодиночке. Однако некоторые физики считают этот, хоть и долгожданный, вывод преждевременным. Они предполагают, что кварки в частицах могут быть тесно связаны в пары и такими же парами — дикварк и антидикварк могут рождаться в столкновениях. А если один из дикварков после рождения распадается на два отдельных кварка, вот и получится трехструйное событие.

ЕЩЕ О МОНОПОЛЕ…

Гипотезу монополя — магнитного заряда — выдвинул более полувека назад Поль Дирак. В наши дни поиск этого экзотического жителя микромира возобновился с новой силой, потому что монополь очень удачно вписывается в современные теории строения элементарных частиц и взаимодействий.

Ученые считают, что вместе с рождением монополей много миллиардов лет назад появились и антимонополи — частицы с противоположным магнитным зарядом. Монополи и антимонополи могут образовывать «монополоний» нечто вроде атома водорода. Вращаясь вокруг общего центра, частицы приближаются друг к другу и в конце концов аннигилируют, но время жизни такого образования может меняться от нескольких суток до

дов лет. Ученые вычислили, что во Вселенной в объеме, равном одному кубическому световому году, происходит примерно триста распадов «монополония». Излучение, исходящее от таких "магнитных атомов", может входить в состав фоновых радиоволн во Вселенной. Правда, первые оценки показывают, что на длине волны в один сантиметр интенсивность «монополониевых» сигналов в миллион раз меньше той, что можно реально зарегистрировать. Исследователи пока ищут более заметные сигналы «монополония».

ИОНЫ БЕРУТ РЕВАНШ

Сегодня ускорители элементарных частиц стали в заводских цехах чуть ли не такими же привычными, как плазменные сварочные горелки, ультразвуковые дефектоскопы или электромагнитные индукторы.

В начале 50-х годов удалось ускорить так называемые тяжелые ионы (бор, углерод, азот). Новые ускорители использовались для экспериментальных исследований, ядерных превращений, и вскоре появилось основание считать пучки ускоренных ионов "тяжелой артиллерией". Уж очень интенсивно разрушали они свои мишени. А когда в Институте объединенных ядерных исследований был построен мощный ускоритель тяжелых ионов, оказалось, что они разрушают различные конструкционные материалы, сплавы и металлы в тысячи раз быстрее, чем нейтроны. Поэтому с помощью ионов испытание нового материала, длившееся годами, теперь можно провести за несколько часов.

226

227

Но этим не ограничиваются технологические возможности тяжелых ионов. В отличие от ускоренных электронов подавляющую часть своей энергии ионы отдают в конце пробега, то есть непосредственно перед самой остановкой в толще облучаемого вещества. А место, где они остановятся, можно определить с точностью до одного миллиметра. В медицине такой инструмент трудно переоценить, поскольку им можно воздействовать только на больной участок ткани, не подвергая радиоактивному облучению здоровую ткань, которую луч пронизывает на пути к больному месту.

Приведенные примеры больше иллюстрируют разрушительную силу ускоренных тяжелых ионов, но она может стать и созидательной. Сконцентрировав импульсные излучения тяжелых ионов, в мишени можно создать давление в миллионы атмосфер. При таких давлениях графит становится алмазом, а водород переходит в металлическое состояние. Советские ученые сфокусировали мощный ионный пучок на миллиметровом зернышке графита, и примерно десятая часть его превратилась в алмазный порошок!

Впереди создание более мощных ускорителей тяжелых ионов, а вместе с ними и новые возможности их использования и в научных целях (ученые считают, что с их помощью можно будет получать новые химические элементы, выходящие далеко за пределы таблицы Менделеева), и в промышленности. Исследования продолжаются.

^.

ПРОЗРАЧНОСТЬ, СБЕРЕГАЮЩАЯ МИЛЛИОНЫ

В истории науки известны примеры когда открытие не воплощалось с жизнь из-за отсутствия эффективных способов обработки особенно твердых или хрупких материалов. Поэтому каждый новый метод промышленного изготовления изделий из таких «трудных» материалов — приметная веха на пути технического прогресса.

И вот инструмент профессора А. Степанова с таким необычным названием, как формообразователь. Благодаря ему можно получать готовые монокристаллические изделия вытягиванием непосредственно из расплава. Они не нуждаются в обработке и сразу могут быть пущены в дело.

Интересно наблюдать этот процесс. Над тиглем виден лишь погруженный а расплав диск с вырезанной на его поверхности геометрической фигурой. Ее продолжение — жидкий столбик той же формы, образованный под действием сил поверхностного натяжения. При охлаждении он затвердевает. Так образуется кристалл заданной конфигурации.

Этот способ внедрен на предприятиях нашей страны.

Над превращением интересного физического принципа в промышленную технологию трудились многие исследователи. Среди них особое место заняла группа сотрудников одной из лабораторий Всесоюзного научно-исследовательского института электротермического оборудования (ВНИИЭТО).

Руководитель лаборатории Л. Затуловский с особенным удовлетворением

называет кандидатов технических наук Л. Егорова и Д. Кравецкого. Сотрудничество коллектива лаборатории с металлургами закончилось организацией промышленного производства монокристаллов германия заданной формы. Теперь очередь еще за двумя полупроводниками кремнием и арсенидом галлия. Уже получены опытные образцы. Но это только начало.

Широко разнообразие изделий, полученных в этой лаборатории. Один из образцов — искусственный лейкосапфир-выглядит стеклянным, но сходство со стеклом или кварцем только в прозрачности. Этот бесцветный кристалл — «родственник» благородного синего сапфира, рубина и других ювелирных камней из семейства корундов, ибо в основе каждого из них — окись алюминия.

— Лейкосапфир, — говорит Л. Затуловский, — плавится при 2050 градусах. Оптиков привлекает его способность пропускать широкий диапазон световых волн — от ультрафиолетовых до инфракрасных. Химиков и физиков устраивает химическая инертность, сочетающаяся с твердостью, близкой к алмазу. Поэтому лейкосапфир отличается высокой износостойкостью. Продолжая список замечательных качеств, ученый заметил: "Должен сказать, что по теплопроводности он не уступает металлу. А вот электрический ток в отличие от металла он не проводит — это «непоколебимый» диэлектрик". Остается подчеркнуть, что все его свойства не теряются и в экстремальных условиях работы. Этим объясняется интерес, проявленный к нему учеными и практиками различных специальностей.

Коллектив лаборатории ВНИИЭТО организовал производство изделий из бесцветного сапфира на ряде промышленных предприятий страны.

Что же дает государству использование метода профессора А.Степанова по сравнению с другими известными способами получения лейкосапфира?

Новая технология позволяет по чать изделия без отходов. В этом огромное преимущество. Глядя на код! лекцию, состоящую из трубок, кали^ рованных стержней с изменяемой фоо. мой поперечного сечения, колпачков тиглей, «лодочек» и замкнутых ампул' думаешь, что изготовление некоторых из них даже из более податливого материала просто нереально. Замкнутую ампулу, например, чудится, можно было выдуть только из стекла. А ведь монокристаллическая окись алюминия, по существу, — камень.

…За окнами уже сгущались сумерки. Но внезапно в лаборатории стало так светло, словно сюда проникли солнечные лучи. Такое впечатление создала подвешенная под потолком натриевая лампа, напоминающая своей формой миниатюрный дирижабль. Другая такая лампа стояла на стенде. Внутри ее стеклянной оболочки, служащей защитой, — газоразрядная трубка с металлическими электродами на обоих ее концах. Между ними и горит электрический разряд-очаг яркого света желтоватой окраски. Натриевая лампа — один из наиболее интересных примеров использования профилированного сапфира.

Затуловский положил на рукопись две трубки одинакового размера. Первая была так прозрачна, что сквозь нее можно было прочитать текст. Другая трубка не позволяла различать даже буквы. Первая получена из лейкосапфира, вторая же трубка — из поликора, спеченного порошка той же окиси алюминия.

В настоящее время производство натриевых ламп наружного освещения ведется с использованием поликоровых трубок. Замена их более прозрачными — лейкосапфировыми сэконо^ мит на протяжении года на каждой лампе (а их будут миллионы) 12 руб' лей.

Эта экономия определяется большим сроком службы лампы и снижен^ ным расходом электроэнергии при той

мощности — на 120 киловатт-часов

ежегодно.

На светотехнических предприятиях же работают созданные во ВНИИЭТО ^ановки. В каждой из одного тигля с ^сплавом одновременно вытягиваются шесть газоразрядных трубок.

разработанный процесс выращивания сапфировых изделий по способу А. Степанова, как и аппаратурное оформление, запатентованы в Англии, США, ФРГ, Японии.

Перечисленные выше изделия изготовляются из отечественного сырья и на отечественном оборудовании. Успеху способствует творческое содружество коллектива лаборатории с рядом организаций и заводов. Среди них Институт физики твердого тела АН СССР и многочисленные заказчики ранее невиданных стойких и прозрачных изделий. Испытанная в различных приборах и устройствах, эта продукция открывает новые области применения лейкос^пфира в науке и технике.

ПЛАЗМА В ПРОИЗВОДСТВЕ

Плазма — ионизованный газ — это не только вещество Солнца или "огненный вихрь" в будущих термоядерных реакторах. Это и газовый разряд в лампах дневного света, и кислородноацетиленовая струя сварочной горел^-так называемая низкотемпературная плазма. Сейчас она начинает с Успехом применяться во многих процессах химического производства. Воз^кпа особая область прикладной нау^ — плазмохимия.

Специалисты многие годы изучают физику плазмы. Результаты этих

дований уже широко используются в самых различных областях — от астрофизики до космического двигателестроения и электроэнергетики. Физические методы обработки материалов с использованием плазмы хорошо известны — это, например, сварка, резка, напыление покрытий и выращивание кристаллов. А вот плазменная химия пока еще развита сравнительно мало. Сейчас, однако, приходят к пониманию того, что многие производственные процессы можно осуществлять быстрее, дешевле, с меньшим загрязнением окружающей среды, если в них применять вместо традиционной технологии плазмохимию. Стоимость электроэнергии, которая требуется для выработки плазмы, начинает сравниваться со стоимостью других видов энергии, необходимых для химической промышленности, в особенности это касается нефтяной и газовой энергетики.

Любая плазма — это газ, достаточно ионизованный для того, чтобы проводить электрический ток. Нагрев газа способен вызвать его ионизацию путем отщепления электронов от атомов. Образуется смесь положительных ионов и электронов, в которой будут и другие продукты пиролиза — новые атомы и свободные радикалы.

Частицы плазмы обладают высокой энергией. Они могут вызывать некоторые химические реакции или служить катализаторами в других, причем в таких, которые иным путем получить невозможно. Степень ионизации зависит. от химических и физических свойств плазмы, особенно от ее температуры и давления. Плазма, используемая для химической технологии, имеет температуру до 20 тысяч градусов Цельсия. Это так называемая "низкотемпературная плазма". При температуре около 10 тысяч градусов она ионизована процента на два. В отличие от нее высокотемпературная плазма, например, та, которая служит источником энергии при термоядерном синтезе, разогрета до 100 миллионов градусов.

на она полностью. В естественных условиях плазма существует в недрах Солнца и других звезд, в каналах грозовых разрядов, в ионосфере.

Разновидности плазмы, полезные для химической технологии, можно отнести к двум типам в соответствии с их термодинамическим состоянием. В равновесной плазме легкие частицы (электроны) и тяжелые (ионы, атомы, молекулы) пребывают в состоянии приблизительного термодинамического равновесия: у них одна и та же температура, уровень энергии. Это «термическая», или горячая, плазма. Возникает она при сравнительно высоком давлении, порядка одной атмосферы или более. Неравновесная же плазма, с другой стороны, характеризуется высокой температурой электронов, но в то же время сравнительно низкой температурой самого газа. Это «холодная» плазма при низком давлении. Типичный пример «горячей» плазмы — кислородно-ацетиленовое пламя для автогенной резки и сварки, а «холодной» — газовый разряд в трубке лампы дневного света.

В установках промышленного масштаба горячеплазменные методы способны давать большой выход продукции при высоких температурах, поскольку они работают при сравнительно высоких давлениях. Соответственно повышенные скорости реакций позволяют экономично использовать сравнительно малогабаритные дешевые реакторы. Поэтому «горячая» плазма перспективна для осуществления широкого ряда таких реакций, где требуются повышенные затраты тепла. Она находит многочисленные применения в переработке углеводородов, руд, получении огнеупоров и в металлохимии.

У плазмы большие преимущества при использовании в металлургических процессах, где требуются высокие температуры и расход тепла для расплавления и испарения металлов и руд и для осуществления в них эндотермических

реакций. Важными качественными казателями здесь являются незаго ценность плазмы, отсутствие в ней п сторонних примесей и гибкость в ко роле за атмосферой процесса в оки лительных и восстановительных pea циях. В особенности это относится получению дорогостоящей продукции вроде молибдена, титана, боридов и нитридов металлов.

"Холодная" плазма образуется при «непробивных» разрядах. Ее применение для крупных химических производств более ограничено, поскольку подобные разряды поддерживаются при низких давлениях, и поэтому здесь можно достигнуть лишь небольших скоростей выхода продукции. Пока единственный общепризнанный процесс — синтез озона в «тихом» разряде.

Недавно завершены две особо важные разработки по использованию тлеющего разряда для изготовления полупроводниковых изделий в пленочной электронике.

СОЛНЦЕ, ВЕТЕР И ТРОСТНИК

Кубинские энергетики запланировали масштабный эксперимент: на полигоне в окрестностях города Сантьяго-де-Куба возводятся солнечные коллекторы различного типа. Одни будут давать горячую воду окрестным предпри" тиям, другие — электрический ток, полученный прямым преобразованием солнечных лучей. Чтобы не уповать только на дневное светило, для стабильности предусмотрены и ветросиловые установки — лопасти генераторов будут вращаться пассатами. Энер' готическую триаду венчают реакторы"

оабатывающие биогаз. Для его про"'of^cХ^вa используют отходы сахар^х заводов — переработанную массу тростника.

ЗЕРКАЛЬНЫЙ ПОДСОЛНУХ

На крыше одного из ленинградских домов выросло необычное сооружение своеобразный зеркальный «подсолнух». Растение, как известно, поворачивает свой цветок вслед за солнышком. Точно так же ведет себя и небольшая лабораторная электростанция, созданная в Физикотехническом институте имени А. Ф. Иоффе АН СССР. Работает она от солнечного света. Идея гелиостанции, где солнечные лучи преобразуются в электричество, не нова — так, например, действуют солнечные батареи космических аппаратов. Но для земных условий это слишком дорогой вариант. Ленинградские физики предложили другой. Станция работает не на обычном, а на сконцентрированном солнечном свете. Система зеркал фокусирует световое пятно на небольшой полупроводниковый элемент, диаметр которого около 20 миллиметров. Установка сразу получается во много раз дешевле. Ведь для получения мощности в один киловатт нужно 30 квадратных сантиметров фотоэлементов. Пока светит солнце, станция заряжает свои Аккумуляторы, от которых потом в люоое время можно получить энергию.

Полупроводники, на которые концентрируется солнечный свет, не совсем обычные. Они уложены в несколь^° слоев. "Слоеный пирожок" из полу" Р^ОДНИКОВ одет в корпус, предназ^^иный для отвода тепла. У такого ^Х"^чного элемента коэффициент ^Х"^зного действия около 30

тов. А это неплохой показатель. Ведь даже самые современные тепловые электростанции имеют КПД до 40 процентов.

' ^^

_________J-^__________

'у ^ЭДв"

ПЕРВАЯ СОЛНЕЧНАЯ

Идея создания электростанций, которые могли бы преобразовывать солнечное тепло в электрическую энергию, давно волновала умы людей. Очевиден был и наиболее доступный метод решения проблемы: термодинамическое преобразование солнечной энергии, то есть превращение энергии солнечного излучения сначала в механическую, а затем в электрическую по хорошо известному паротурбинному циклу, который используется на всех тепловых (ТЭС) и атомных (АЭС) электростанциях. Иначе говоря, солнечная электростанция (СЭС) отличается от ТЭС и АЭС только способом получения пара.

Казалось, что проще — создать котел соответствующей формы и направить на него несколько солнечных зайчиков покрупнее, чтобы получить достаточное количество пара. Ведь все остальные проблемы вроде бы были давным-давно решены. Однако дело оказалось далеко не простым. Реализации идеи мешало множество инженерных, технических трудностей. Ну, скажем, такие: нужно было создать очень точные и надежные системы, которые следили бы за Солнцем, постоянно изменяя положение зеркал с тем, чтобы зайчики, направленные на котел, не меняли своего положения; не менее сложно было позаботиться о том, чтобы солнечная электростанция в пасмурные, облачные дни, а также ночью не оставалась без работы. Вот почему

лизация проектов СЭС, разработанных в 50-60-е годы, все время откладывалась.

Однако постепенно все основные трудности были преодолены, и в начале прошлой пятилетки в Крыму началось строительство первой в нашей стране крупной солнечной электростанции СЭС-5 мощностью пять тысяч киловатт. По расчетам ученых, мощность таких станций в принципе может достигать полумиллиона и более киловатт. Проект Крымской СЭС создан в рижском отделении института Атомтеплоэлектропроект при участии ряда проектно-конструкторских организаций Министерства энергетики и электрификации СССР.

СЭС-5 состоит из концентратора — поля солнечных гелиостатов, солнечного парогенератора, турбины, генератора, системы автоматического слежения за Солнцем и системы теплового аккумулирования.

Одна из главных проблем, с которой столкнулись создатели СЭС, такова. Удельная плотность лучистого теплового потока на земной поверхности чрезвычайно мала и не превышает 1 киловатта на квадратный метр. А для того чтобы в котле образовался пар под давлением 40 атмосфер и температурой 250 градусов Цельсия, на поверх1 эсти нагрева котла удельная плотность теплового потока должна составлять 250 киловатт на квадратный метр.

Получить нужную концентрацию солнечной энергии удается с помощью гелиостатов — зеркальных отражателей, следящих за Солнцем и направляющих его лучи на поверхность нагрева парогенератора.

Всего их 1600; они расположены на плоской кольцевой площадке, окружающей башню высотой 90 метров, на которой установлен солнечный паровой котел. Каждый гелиостат несет зеркала площадью 25 квадратных метров и оборудован электрическими приводами зенитного и азимутного вращения.

ЭВМ управляет электродвигателя гелиостатов так, что в любой м

мент времени все отраженные сод ночные лучи направлены строго котел.

В машинном зале установлены с рийные турбина и генератор. В период максимальной солнечной активност они развивают мощность до 6 тысяч к ловатт. Днем, когда Солнце скрыто за облаками, и ночью турбина может ра. ботать от пароводяного аккумулятора, который заряжается от солнечного пa'. регенератора. Тепловой аккумулятор обеспечивает работу турбины в расчетном режиме в течение 3–4 часов; еще 10 часов станция может давать ток, действуя в пониженном режиме, с мощностью 2,5 тысячи киловатт.

Надо сказать, что стоимость электроэнергии первой в нашей стране солнечной электростанции будет сравнительно велика — значительно дороже энергии ТЭС и АЭС. Объясняется это относительно высокими затратами на эксплуатацию нового оборудования, большими расходами энергии на привод гелиостатов и т. д. Но уместно вспомнить, что энергия первых АЭС обходилась тоже значительно дороже энергии традиционных тепловых станций, а теперь показатели их экономичности практически сравнялись. Нет сомнений, что и с СЭС со временем произойдет то же самое. К тому же при оценке эффективности таких станции надо принять во внимание, что они совершенно не загрязняют окружающую среду.

Крымская СЭС — экспериментальная. Здесь будут испытываться различные конструкции гелиостатов-это уникальные устройства, подобных которым нет нигде в мире, конструкция автоматов слежения за Солнцем, солнечный котел. Значительную часть средств, выделенных станции, предусмотрено направить на научно-исследовательские и экспериментальные работы.

бометров при температуре наружного воздуха 35–40 градусов Цельсия устойчиво сохранялась прохлада в 10–12 градусов. В таком помещении мож^ но длительно хранить до 3 тонн овощей и фруктов.

ОХЛАЖДАЕТ… СОЛНЦЕ

Детом под лучами солнца зреют на деревьях плоды, наливаются соком. Но вот наступает пора уборки, и солнце из друга превращается во врага. Жара подгоняет сборщиков, торопит по^орее вывезти фрукты из сада. Хорошо, если поблизости есть хранилище, а если нет? Тут можно снова привлечь на помощь солнце. Только нужно заставить его своим теплом вырабатывать

холод.

Небольшое фруктоовощехранилище с солнечной холодильной установкой построить несложно. Стены из жженого кирпича наполовину заглубляются в землю и изолируются снаружи песчаным грунтом. Дверь и небольшое окошко герметизируются. Внутри устанавливается холодильный агрегат адсорбционного типа (аппараты, действующие на этом принципе, применяются и в быту). Только энергию ему даст не электричество, а солнечные лучи.

Конечно, солнечный холодильник будет работать не так устойчиво, как электрический. Смена дня и ночи, колебания погоды — все это сделает режим охлаждения прерывистым. Однако даже в районах с устойчивым жарким климатом, таких, скажем, как Средняя Азия, это не страшно. Работа холодильника в течение 6–8 часов ежесуточно там практически гарантирована, а этого вполне достаточно, чтобы р. ержвть в хранилище нужную температуРУ.

Это подтвердила и опытная эксплуа^Ция построенного в Узбекистане Фруктоовощехранилища с солнечным ^"^дением. В камере высотой всего ^ метра и внутренним объемом 20 ку

КУКУРУЗА В СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧАХ

Руководители агрокомплекса в венгерском городке Агарде решили в виде опыта переработать сухие стебли кукурузы в брикеты и использовать их как топливо. Сто тонн кукурузной соломы пошли в дело. Выяснилось, что тепло от сгорания таких брикетов равно примерно одной трети тепла, получаемого при сжигании нефти (совсем неплохо!). Теперь в Венгрии приступают к широкому использованию брикетов. Как показали опыты, их можно применять даже в металлургии — для получения стали с низким содержанием

серы.

Проект "Кукурузные брикеты" — один из более чем тысячи проектов пятилетки по экономии энергии и замене дорогих источников энергии дешевыми. Около пятисот предложений уже внедрено.

234

235

ГОРЮЧЕЕ ИЗ ХЛОПКА

Речь идет не о нитках или полотнищах ткани. И даже не о белых комочках, которые извлекают из коробочек на хлопковых полях. Предмет исследований ученых Никарагуа — сухие стебли, которые в изобилии остаются после уборки. Их-то ученые Института энергетики и предлагают перерабатывать в газообразное топливо. По их расчетам, из одной тонны растительного сырья можно получить до 300 литров горючего, на котором смогут работать котельные и тепловые электростанции.

РЫБИЙ ЖИР ЗАМЕНЯЕТ БЕНЗИН

Не на бензине, а на рыбьем жире начали работать грузовики в Исландии. Моторы «приняли» новый вид топлива без особых возражений. Скорость движения не уменьшилась, а загрязнение воздуха понизилось. И главное в Исландии рыбий жир на 40 процентов дешевле бензина.

ЕСЛИ ПЕРЕЙТИ НА ГАЗ

В этом экспериментальном автомо. биле на первый взгляд нет ничего необычного. Все на месте, в том числе и бензобак. Но если открыть багажник увидишь баллоны, от которых тянутся трубки к двигателю. В них-природный газ, а в бензобаке — обычный бензин. Автомобиль, оказывается, работает на двух видах топлива. Запускается двигатель на бензине, а потом переходит на газ.

Какая уж тут новость, возможно, удивится читатель: газобаллонных автомобилей немало на улицах наших городов. Все верно, но… работают они на газе, который получается из нефти, — так же, как и бензин. А здесь совсем другой, природный. Такой же, на котором мы кипятим чай, жарим котлеты, — запасы его весьма велики.

Эксперименты убедили даже закоренелых скептиков: природный газотличное топливо для машин. Он дешев — расчеты показывают, что перевод каждого грузовика на газ сэкономит свыше 500 рублей ежегодно. И это с учетом затрат на оборудование автомобиля специальной аппаратурой.

Газ лучше бензина смешивается с воздухом, поэтому он полнее сгорает в двигателе, значит, и вредных веществ в выхлопных газах меньше. «Чистое» дыхание двигателя объясняется и тем, что при сгорании газа образуются пары воды. Различных присадок, как, на' пример, в этилированном бензине, здесь нет. Октановое число и так У "^ за рекордное — от 105 до 110 единиц. Сравните — у самого высокосортного бензина только 98 единиц.

Более того, новое топливо продлевает жизнь автомобильного двигателя почти в полтора раза. Нетрудно понять почему — ведь бензин смывает смазку со стенок цилиндров, разжижает ее и портит. Газ не нарушает масляную пленку между трущимися деталями мотора, они меньше изнашиваются.

Если у природного газа так много преимуществ перед бензином, то почему его до сих пор не использовали? При всех достоинствах у нового топлива есть существенный недостаток — это все-таки газ, его приходится держать под давлением 200 атмосфер в баллонах, которые занимают немало места. Запас хода у такой машины почти вдвое меньше. Если его увеличить, получится скорее "баллон на колесах", чем автомобиль с баллонами. Вот почему конструкторы выбрали двухтопливный вариант, дающий возможность в любой момент подключить к двигателю бензобак. Это оптимальное решение позволит сберечь миллионы тонн бензина, практически не загрязнять атмосферу.

ЭНЕРГИЯ ОТ "МОРСКИХ ЗВЕЗД"

С помощью толстых резиновых шлангов намерены использовать энергию морских волн ученые. Причем энергия обещает быть весьма дешевой — по две копейки за киловатт. Главным "рабочим механизмом" такой электростанции будут резиновые шланги диаметром 200 миллиметров и длиной от 15 до 20 метров. Они будут опущены в воду вертикально, верхний конец шланга прикрепят к бую, нижний заякорят на морском дне. Волны

ют и опускают буй, при этом шланг натягивается, то расслабляется- в (h ^ расслабления шланг наполняется* дои, которая в фазе натяжения выд^ ливается и вращает турбину. Шланг снабжены вентилями. В зависимости высоты волн шланг может развив" мощность до 60 киловатт. Шланги дли. ной от 25 до 30 метров и диаметром 300–400 миллиметров, по расчета проектировщиков, должны обеспечивать мощность в 100 киловатт. Если первая пробная электростанция оправдает возлагаемые на нее надежды, будет построено несколько плавающих электростанций в форме морской звезды' на каждом луче «звезды» укрепят шланги, из которых вода будет выдавливаться в главную трубу, ведущую к турбинам. Это позволит еще более повысить мощность волновых электростанций.

ВОЛНЫ

ПОД КОЛПАКОМ

Близ японского города Цуруока испытывается электростанция, использующая энергию волн прибоя. Небольшая бухточка накрыта «колпаком» с воздушной камерой и отверстием вверху. Над отверстием смонтировано воздушное колесо с генератором. Морские волны колеблют уровень воды в камере и вызывают поток воздуха, который вращает колесо. По приблизительной оценке, волны высотой в метр должны создавать мощность 3 киловатта, двухметровые-12 киловатт Рассчитывают, что среднегодовая мот' ность станции в данном месте составит 10 киловатт. Если эксперимент окажется удачным,

электростанции предполагается "вменять для снабжения энергией Еденные островки. На случай штиля f" g с прибойной электростанцией ° "п^ан работать обычный движок.

КАПКАН ДЛЯ ПРИЛИВОВ

Специалисты подсчитали: мощь морских приливов на земном шаре достигает как минимум миллиарда киловатт. Во многих странах, у берегов которых высота приливных волн превышает пять метров, с ними связывают немалые надежды на будущее энергетики. В отличие от' изменчивого ветра ученых привлекает постоянство приливов: уровень воды в океане вздымается и опускается в такт с фазами Луны. Отсюда и родилась заманчивая идея увязать работу приливных электростанций с графиком речных ГЭС. И за счет этого сократить потери, вызванные суточными «пиками» и «провалами» в потреблении электроэнергии.

Реальность этого замысла подтверждает опыт Советского Союза, где на побережье Баренцева моря вот уже много лет действует приливная электростанция. Принцип ее действия за^^ресовал специалистов многих ^ран, он использован в проектах подобных электростанций, строящихся в Канаде, Англии, США. Но одновременно идут и поиски новых решений, по^°^*ощих использовать энергию при"^ов с максимальным эффектом. Не^w вблизи шведского порта Гёте°Р" заработала приливная установка, ^^"ная по проекту «Петропомпа». ^° своего рода гибкий шланг из син^^^ого материала с внутренним

и внешним диаметрами, соответственно, 21 и 28 сантиметров. Вход и выход из него закрывают специальные клапаны.

Шланг крепится ко дну с таким расчетом, чтобы приливная волна, ворвавшись в него через входной клапан, приводила в движение гидротурбину и связанный с нею электрогенератор. Понятно, что мощность одного такого устройства невелика. Но, по замыслу авторов проекта, приливная электростанция должна состоять из нескольких десятков и даже сотен подобных шлангов. Причем, увеличивая их число, ее мощность можно постепенно наращивать.

Особое внимание ученых и специалистов привлек проект приливной электростанции, разработанный группой инженеров из национальной технической лаборатории в Глазго. Они предложили соорудить у шотландского острова Льюис цепь из четырех "бетонных капканов" своего рода пустотелых плотин. Каждая из них должна иметь в длину 110 метров, в ширину — 60 и в высоту — 33,6 метра.

Внутренним камерам плотин, открытым снизу, инженеры придали форму раковины улитки. Поднимающаяся приливная волна должна входить в них с большой скоростью и играть роль поршня — сжимать воздух, заполняющий пространство над поверхностью воды. После этого через систему капканов и направляющих решеток воздух поступит на лопатки турбогенераторов, установленных в машинных залах над камерами.

Но вот приливная волна откатывается от берега. Уровень воды в бетонных камерах понижается, создавая в них разрежение. И теперь они начинают всасывать воздух снаружи. Этот воздух, прежде чем попасть в камеры, также проходит через турбогенератор. Причем стоящие на его пути клапаны и решетки направляют наружный воздух на лопатки турбин с той же стороны, что и сжатый в камерах.

По расчетам авторов проекта "Бетонный капкан", мощность такой приливной электростанции составит около 2 миллионов киловатт.

Этот способ подключения малом ных потребителей вызвал интерес же в других странах Латинской Аме^ ки, в Таиланде, Индии и Индонезии ^

ЭНЕРГИЯ ОТ ГРОМООТВОДА

На опорах каждой высоковольтной линии электропередачи, помимо проводов, несущих ток, натянут выше других еще один провод (иногда даже два). Это так называемый грозозащитный трос, фактически громоотвод длиной во всю линию. Он заземлен и принимает на себя удары молний. На линиях переменного тока в нем наводится индукционное напряжение от токонесущих проводов. Обычно оно отводится в землю.

Это напряжение было решено использовать для снабжения электроэнергией небольшой деревни, затерянной в горах Перу. Недалеко от деревни проходит линия электропередачи с напряжением 220 киловольт. Неэкономично строить понижающую подстанцию для нескольких десятков домов — ведь все материалы и оборудование пришлось бы доставлять в горы. Поэтому инженеры предложили подсоединить потребителей к грозозащитному тросу. Наводимого тока оказалось вполне достаточно для нужд деревни, а напряжение его значительно ниже, чем напряжение на линии, так что вместо подстанции понадобился лишь небольшой трансформатор. Смонтировали также автоматический переключатель, который при ударе молнии успевает на секунду отключить потребителей от системы и заземлить трос.

СТРАТЕГИЯ УМЕРЕННОСТИ

ОТ БОЛЬШОГО К МАЛОМУ Сегодня электростанции, работающие на угле, нефти, газе и ядерном топливе, теряют в виде отходов или не пути к потребителю около двух третей энергии, которая не была преобразована в электрическую. Между тем эти ныне теряемые отходы могли бы, например, использоваться мелкими потребителями и домашними хозяйствами, которым в основном требуется низкотемпературное тепло.

Возможен и другой путь — сооружать тепловые электростанции с таким расчетом, чтобы отходящие газы имели температуру не менее 100 градусов Цельсия и могли бы использоваться непосредственно для технологических нужд или для обогрева помещений. Правда, подобные ТЭС будут расходовать несколько больше топлива, чем обычные электростанции сравнимой мощности, но зато они дадут во много раз больше полезного тепла. Однако здесь есть свои проблемы. Вспомним, что сегодня электроэнергия производится в основном на крупных станциях, но далеко от районов массового потребления. Вследствие этого возможности использования отходов тепла в большинстве случаев ограничены из-за отсутствия достаточного числа потребителей, которые находились бы на близком и, следовательно, на экономически приемлемом расстоянии.

Поэтому все большее внимание уделяется небольшим или средним электростанциям, которые производили бы энергию и тепло и были бы расположены в непосредственной близости от места их потребления. Особые надежды связываются с технологией прямого сжигания угля в так называемой вихревой топке. Воздух, вдуваемый в такую топку, удерживает угольную мелочь и пыль во взвешенном состоянии. Одновременно в топку подаются добавки, которые связывают содержащуюся в угле серу и не дают ей улетучиться через трубу в виде газообразной двуокиси, загрязняющей воздух. В этом вихревом слое располагаются поверхности нагрева для парообразования, которые без больших потерь напрямую поглощают тепловую энергию.

Подобные агрегаты в состоянии достигнуть такого высокого КПД, который не имела до сих пор ни одна электростанция в мире. Причем их мощность такова, что позволит снабжать энергией и теплом целые городские районы. Еще один путь экономии энергии — использование так называемых блочных теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) небольшой мощности, работающих в основном на газе. Эти ТЭЦ могут производить тепло и электроэнергию для одного конкретного объекта, например промышленного предприятия, больницы, бассейна или относительно небольшого числа квартир. С учетом потерь при распределении современные установки такого рода обладают в использовании энергии КПД, равным 85 процентам. Технические усовершенствования, вероятно, позволят довести его почти до 90 процентов, что намного превышает показатели самых совершенных на сегодняшний день ТЭЦ.

Блочные ТЭЦ могут помочь в решении проблемы теплоснабжения небольшого числа потребителей в сельских районах. Комплект блочных агрегатов примет на себя дополнительную нагрузку в зимний период. Они способны выручить и в часы «пик», когда

ность в энергии особенно велика. В случае выхода из строя линий электропередачи они могли бы выполнять роль аварийных установок.

С ПОМОЩЬЮ ТЕПЛОВОГО НАСОСА

Поскольку на многих крупных промышленных предприятиях, как правило, образуется больше отходов тепла, чем они способны использовать, это тепло можно было бы направить расположенным по соседству потребителям или в жилые районы. Например, на современном предприятии с кислородно-конвертерными процессами, где жидкий чугун частично освобождается от углерода путем продувки кислородом, образуется большой объем горячей окиси углерода. Этот газ, обычно сгорающий в факелах над дымовыми трубами, лучше направить на подогрев воды, чтобы отапливать ею жилые дома.

Впрочем, тепловые отходы, которые можно использовать, образуются и на мелких предприятиях, а также в сельскохозяйственном производстве, в каждом домашнем хозяйстве. Зачастую, однако, это тепло имеет настолько низкую температуру, что его нельзя применить для отопления или других хозяйственно-бытовых нужд. Поэтому температуру тепловых отходов предварительно поднимают до необходимого уровня. Подобную операцию осуществляют с помощью так называемого теплового насоса, который в принципе действует как обычный холодильник.

В особо благоприятных условиях для работы теплового насоса вообще не требуется дополнительной энергии или необходимо крайне небольшое количество ее. К примеру, в парикмахерской, где сушильные аппараты для волос, фены, щипцы для завивки и целый ряд других приборов в прямом смысле слова обогревают помещения, имеется возможность вместо обычного, чаще всего постоянно работающего кондиционера установить тепловой насос.

Он не только заменит кондиционер, потребляя предназначенную для него электроэнергию, но и станет одновременно давать горячую воду. В мясном магазине, где день и ночь работают различные холодильные агрегаты, вовсе не обязательно выбрасывать образующиеся при этом отходы тепла в атмосферу — можно утилизировать их с помощью специальной установки, соединенной с водным резервуаром. Это позволит покрыть не только потребности самого производства в горячей воде, но и снабдить ею определенное число дополнительных потребителей.

Возможность получить обратно "тепло охлаждения" существует практически в каждом домашнем хозяйстве, где используется холодильник или морозильник. Это позволило бы одновременно значительно улучшить энергобаланс таких агрегатов-крупнейших потребителей электричества.

Немалые возможности для возврата тепла имеются в сельском хозяйстве. Целесообразно, например, воздух из коровника отводить в тепловой насос, затем с его помощью нагревать воду и направлять ее в отопительную систему помещения. Уже становится выгодным использовать и то тепло, которое выделяется при охлаждении парного молока. Достаточно сказать, что то количество молока, которое ежедневно дают 15 коров (каждая в среднем за год 5000 литров), при своем охлаждении до 4 градусов Цельсия выделяет столько тепла, сколько его требуется для удовлетворения потребностей коровника в горячей воде. При этом 1 литр парного молока при своем охлаждении обеспечивает с помощью теплового насоса нагревание 0,6–0,85 литра воды до 55 градусов.

МИКРОПРОЦЕССОРЫ И… СТИРКА БЕЛЬЯ

Очень много энергии — больше половины — теряется при ее использовании мелкими потребителями.

Исследования показали, что холодильники и рефрижераторы только за счет совершенствования системы теплоизоляции и конструкции приборов, увеличения поверхности теплопередачи испарителя и конденсатора могут сократить расход электроэнергии по сравнению с сегодняшним уровнем на 30–50 процентов. Или, скажем, совершенствование автоматики электроплит, повышение теплоизоляции пода конфорок, тщательное регулирование подачи энергии, более широкое применение скороварок, использование посуды с меньшей теплоотдачей или более соответствующей по своим размерам диаметру конфорок приведут к экономии примерно трети потребляемой ныне электроэнергии.

Что же касается стиральных машин, то дальнейшее сокращение объема потребляемой ими энергии будет зависеть от внедрения электронных узлов и микропроцессоров, которые поставят стирку белья в точную зависимость от его загрязнения, загрузки машины, градуса жесткости воды и автоматической дозировки моющих средств. Сенсоры, установленные на таких стиральных автоматах, должны определять температуру воды, содержание щелочи в ней и ее помутнение, с тем чтобы подавать необходимую информацию на микроЭВМ, которая, со своей стороны, в состоянии рассчитать оптимальное потребление энергии, воды, моющих средств и управлять процессом.

Рациональному использованию энергии, ее экономии будет способствовать также объединение всех имеющихся в домашнем хозяйстве электроприборов в единую управляемую систему. Соответствующую рабочую программу получит "домашняя. ЭВМ", которая станет координировать и контролировать рациональное использование отдельных приборов и заботиться о том, чтобы необходимая энергия направлялась туда, где ее потребление в данный момент наиболее экономично.

243

При известных условиях это означает, что суровой зимой для нагрева воды, идущей на стирку белья или мытье посуды, будет использоваться тепло отопительной установки на жидком топливе, если эта установка при полной нагрузке работает с относительно высоким КПД, или отработанное тепло холодильников и рефрижераторов. Только в исключительном случае включатся системы электронного нагрева воды самих стиральных машин или посудомоющих автоматов.

Значительное количество энергии можно сэкономить и без особых технических новшеств. Для этого следует более рационально использовать электробытовые приборы. Та хозяйка, которая готовит пищу в открытой посуде, берет для варки чересчур много воды, пользуется кастрюлями, размеры дна которых не соответствуют диаметру конфорок, плохо или совсем не использует тепло уже выключенной, но еще не остывшей плиты, затрачивает на 33–35 процентов электроэнергии больше, чем это необходимо. Напомним, что для кипячения полутора литров воды в неподходящей кастрюле без крышки на конфорке мощностью 850 ватт потребуется на 350 процентов электроэнергии больше, чем если бы кастрюля плотно закрывалась крышкой и точно соответствовала диаметру конфорки.

Особенно много энергии тратится впустую при отоплении помещений. Специалисты пришли к выводу, что, обеспечив благоприятные условия работы отопительных систем без изменений их существующей структуры, можно сэкономить в многоквартирных домах (до 12 квартир) до 31 процента потребляемой энергии, а в домах для одной семьи — до 35 процентов. Для этого достаточно уменьшить пазы и швы на окнах и дверях, установить дополнительные регулирующие устройства, обеспечить ремонт и умелую эксплуатацию отопительной системы. Даже незначительные технические

усовершенствования традиционных отопительных устройств влекут за собой весьма заметную экономию. Новая форсунка для жидкого топлива своеобразное эхо космических исследований — позволяет сократить расход топлива на 15 процентов. КПД устройства повысился благодаря использованию опыта ракетостроения в подготовке горючей смеси и регулировании процесса горения. При этом заметно уменьшился выброс вредных веществ — в дымовых газах практически нет хлопьев сажи и остатков фракций жидкого топлива.

Еще одно эхо — правда, не космических, а ядерных исследований-керамический газовый нагревательный агрегат, снабжающий горячей водой отопительную систему, кухню и ванную. Этот агрегат керамическая форсунка, обеспечивающая равномерное и полное сгорание топлива, в сочетании с керамическим теплообменником, обладающим высокой степенью теплопередачи. Подобное устройство расходует на 20 процентов топлива меньше, чем обычные системы. Высокая теплостойкость, нечувствительность к резкой смене температур, хорошая устойчивость к воздействию агрессивных сред характерны для керамических элементов и узлов — идеальных устройств для использования отработанного тепла.

Свой «вклад» в расточительное использование конечной энергии вносит и транспорт. Главная причина тому — низкие КПД двигателей легковых и грузовых автомобилей, а также автобусов. Между тем только за счет совершенствования параметров двигателя и широкого внедрения микроэлектроники можно сберегать до 30 процентов горючего. Ожидается, что именно таким экономичным станет "автомобиль будущего". Для него сконструирована экспериментальная модель двигателя с расходом горючего не более 3,7 литра на 100 километров. По оценкам специалистов, экономия

топлива благодаря внедрению микроэлектроники станет весьма ощутимой начиная с 1985 года. микроЭВМ, к примеру, может так отрегулировать впрыск бензина и установку момента зажигания, что затраты топлива на одну и ту же протяженность пути сократятся почти на четверть. Микроэлектроника также позволяет управлять процессом сгорания топлива, фазами газораспределения, уменьшит потери топлива в режиме торможения двигателем. Предполагается также со временем создать электронную педаль акселератора.

Возможен существенный прогресс и в уменьшении лобового сопротивления автомобиля. Исследователи считают, что средний показатель коэффициента лобового сопротивления европейского легкового автомобиля меньше чем за пять следующих лет снизится с 0,45 до 0,30. Это приведет к экономии в среднем 12 процентов топлива. Однако его расход зависит и от того, насколько умело действует водитель автомобиля. При правильном управлении можно сэкономить до 35 процентов бензина. Тщательный регулярный уход за машиной — своевременная замена свечей зажигания, регулировка карбюратора и клапанов, проверка давления в шинах непременное условие экономного расхода топлива. При плохо отрегулированном карбюраторе двигатель, например, съедает бензина на 20 процентов больше, чем обычно.

В настоящее время испытывается новый маршрутный автобус со смешанным двигателем, который экономнее прежних моделей на 20 процентов, а его выхлопные газы содержат значительно меньше вредных веществ. Кроме дизельного, на автобусе установлен и гидростатический мотор. В режиме двигателя он увеличивает скорость, а работая как насос, усиливает эффект торможения. Энергия, которая раньше расходовалась впустую при торможении, в новом автобусе сохраняется. Она накапливается и тогда, когда дизельный

двигатель работает вхолостую. В момент торможения гидростатический мотор подает масло в ресивер, где оно под давлением сжимается, а когда начинается движение, масло возвращается снова в гидростатический мотор.

Возможности экономии топлива имеются также и на воздушном транспорте. Здесь основной вклад внесет улучшение аэродинамических характеристик самолетов. Имеются в виду оригинальные конструкции несущих поверхностей, которые сделают реальным сверхбыстрое обтекание воздушной струей верхних плоскостей крыльев даже при полете самолета на дозвуковых скоростях. Тем самым увеличится подъемная сила крыльев. Одновременно уменьшается их же поверхность и вес, а также в целом лобовое сопротивление. Все это будет означать немалую (до 15 процентов) экономию топлива.

ЗАГОТОВКА ТЕПЛА НА ЗИМУ

Хранить летнее тепло до зимы и лишь тогда его использовать — эта идея, кажущаяся необычной, в Швеции уже воплощается в ряде сооружений и установок. В этой стране предусматривается создание мощных аккумуляторов тепла и использование их в системах обогрева зданий в зимний период.

В ближайшее время начнется осуществление проекта экономии энергетических ресурсов — строительство аккумулятора тепла объемом 3 миллиона кубометров на севере Швеции. Здесь будет запасаться на зиму вода, согретая в течение лета с помощью

солнечных систем и за счет отходов промышленного тепла.

Основная идея заключается в закачке нагретой за летний период озерной воды в естественный водоносный пласт и ее хранении там до зимнего отопительного сезона. Зимой вода будет подаваться в отопительную систему зданий города Хедемура. Ее температура при этом будет предварительно повышаться с помощью мощных тепловых насосов.

Сейчас страна крайне заинтересована в сокращении традиционно высокой доли нефти в энергетическом балансе страны, которая составляет ныне около 70 процентов.

Самый большой резервуар (его объем 200 тысяч кубометров) расположен в заброшенной шахте в Коппарберге в Центральной Швеции. Вода в нем нагревается за счет отходов промышленного тепла и хранится при температуре около 35 градусов. С помощью тепловых насосов температура этой воды поднимается до уровня, необходимого для обогрева зданий. Это первый из большого числа запланированных проектов подобного типа. По подсчетам управления энергетики, в Швеции имеется еще около тридцати заброшенных шахт, пригодных для использования в качестве резервуаров для аккумуляции тепла.

В Центральной Швеции осуществляется два крупномасштабных проекта. Хранилища вырыты в скальной породе. В Люкебю при оборудовании хранилища было вынуто 100 тысяч кубометров породы, а в Авесте был сооружен резервуар емкостью 15 тысяч кубометров. 15 процентов воды, находящейся в хранилище Люкебю, в летнее время подогревается с помощью солнечного коллектора площадью 5 тысяч квадратных метров. Для подогрева остальной воды используется электроэнергия.

Тепло из хранилищ извлекается с помощью тепловых насосов, хотя в некоторых случаях можно обойтись и без

них, поскольку в резервуарах, отрытых в скальных грунтах, вода может храниться при температуре до 100 градусов Цельсия.

Далее к северу, в Лулео, проводится эксперимент по аккумуляции тепла"…. отдельных скважинах общим объемом^ 100 кубометров, отрытых на глубину.-j 150 метров в скальном грунте. Сква-^ жины заполняются водой, подогревае-ii мой отходами промышленного теплев Вода, как и в других экспериментах,?! применяется для обогрева зданий щ отопительный сезон с использованием^ тепловых насосов, ij

На западном побережье Швеции j аналогичный эксперимент проводится в районе Гётеборга. Здесь скважины отрыты в глинистом грунте. Исследователи внимательно следят за ходом эксперимента, чтобы выяснить, не приводит ли нагрев глины к каким-либо серьезным геотехническим изменениям, так как этот способ аккумуляции тепла может оказаться самой экономичной системой после системы, в которой используется водоносный слой.

По подсчетам управления энергетики, крупные подземные аккумуляторы тепла могли бы обеспечить 10 процен-, тов общей потребности страны в ото-1 плении зданий. В большинстве случаев) хранящуюся в них воду придется до- полнительно подогревать с низких и средних температур до требуемого] уровня.

ЭКОНОМЯ

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЮ

По сравнению с газовыми электриче-] ские плиты более экономичны и Hej загрязняют воздух. Но у них есть недо-j статок, который может перечеркнуть \

все преимущества. Плоские конфорки электрических плит не всегда хорошо сопрягаются с донышками чайников, кастрюль и сковородок. Между ними остается зазор, и большая часть энергии уходит на подогревание воздуха. Для борьбы с этим явлением специалисты Университета дружбы народов имени Патриса Лумумбы разработали накладку на конфорку. Внутри ее прослойка из легкоплавкого материала, который размягчается при нагревании. Посуда ставится как бы на мягкую подушечку, которая заполняет воздушные промежутки и не дает теплу расходоваться впустую.

ОСТОРОЖНО! ДВЕРИ ЗАКРЫВАЮТСЯ

Жители болгарского города Габрово любят рассказывать анекдоты о своей природной скупости, вернее, экономности. Так, например, они якобы отрубают кошкам хвосты, чтобы, выпуская их на улицу, быстрее захлопнуть дверь и сберечь таким образом побольше тепла.

В Швеции с той же целью — сберечь тепло в зимнее время — ворота цехов и других помещений устраивают теперь так, чтобы они открывались и закрывались почти молниеносно. На эту операцию отводится всего восемь секунд, причем створки ворот движутся со скоростью 1,3 метра в секунду. Опыты показали, что такие ворота позволяют экономить больше энергии, чем обычные ворота, даже хорошо изолированные. Специальное устройство не позволяет створкам ворот ударять по автомобилю или человеку, повреждать провозимый через ворота груз.

СЛИТКИ НА САМООБСЛУЖИВАНИИ

Перевозка горячих слитков металла из цеха в цех для последующей обработки всегда связана с расходом энергии или топлива. Специалисты Ленинградского горного института нашли способ, как избежать потери. На тележке для перевозки слитков они установили термоэлектрический генератор, который работает от тепла металла. Вырабатываемый им ток поступает в аккумуляторы, которые питают электромоторы и приводят тележку в движение.

СТИРАЙТЕ В ХОЛОДНОЙ ВОДЕ!

Инженеры Объединенного химического комбината в Будапеште внесли свой вклад в экономию энергии. Они создали пасту для стирки, которая превосходно пенится и способствует хорошему отстирыванию одежды в водопроводной или речной воде при температуре 20 градусов Цельсия. Чистота безупречна, а кроме того, белью можно придать аромат яблок, лесной ягоды или цитрусовых плодов. Секрет пасты заключается в добавках из ферментов, разрушающих молекулы загрязняющих веществ.

2000 ГОД

ГЛАЗАМИ ШЕСТИДЕСЯТЫХ И ВОСЬМИДЕСЯТЫХ

В начале нашего века на страницах «Нивы» был помещен такой рисунок; над домами, словно стрекозы, порхают, трепеща крыльями, электрические аэропланы, из окошек которых выглядывают девушки в громадных шляпах с развевающимися по ветру лентами… Так безвестный художник представлял себе двадцатый век, стоя на его пороге.

Понятно стремление людей хотя бы чуть-чуть приоткрыть плотную завесу грядущего — от расплывчатых мечтаний великих утопистов до трезвой, поделовому лаконичной ленинской формулы: "…Экономист всегда должен смотреть вперед, в сторону прогресса техники, иначе он немедленно окажется отставшим".

Начало научно-технической революции вызвало небывалый "футурологический бум". Перед искушением внести в него свою лепту не устояли и маститые ученые с мировым именем, и писатели-фантасты, и адепты новой, только рождавшейся тогда области знания — науковедения. Естественно, что основным рубежом этих прогнозовгаданий был далекий 2000 год — такова уж магия круглых чисел, — последний год двадцатого столетия.

Сотни прогнозов опубликованы в шестидесятые годы в различных научно-популярных и просто периодических изданиях. Вот лишь некоторые из наиболее важных и знакомых всем областей производства и техники:

Технология и материалы. Расцвет синтетики. Доля черных металлов

зится до 19 процентов-с 60 процентов в 1972 году, а доля синтетических материалов возрастет до 78 процентов — против двадцати двух десятилетие назад. (По другим прогнозам, пластмассы составят две трети от всего исходного сырья.)

Создание сверхпроводимых биополимеров. Или еще в 1995 году, или даже более близкая дата.

Выращивание биологических элементов для применения их в вычислительной технике. (Возможен тоже 1995 год.)

Лазер станет одним из основных инструментов техники.

Энергетика. Доля атомных электростанций составит 60 процентов от всей вырабатываемой электроэнергии. (По более поздним прогнозам — 30 процентов.)

Опытно-промышленная термоядерная электростанция. (Демонстрационная установка будет создана уже в восьмидесятых годах.)

Роботы и искусственный интеллект. Домашние роботы. (Прогнозы называют 1985 и 1988 годы.)

Искусственный интеллект-в 19801985 годах.

Транспорт и связь. Электромобили составят основную часть автопарка. (К 1990 году-половину его.)

Автотранспорт возьмет на себя 95 процентов всех пассажирских и 90 процентов грузовых перевозок.

Управление автотранспортом будет полностью автоматизировано (скорость, торможение, сигнализация) с помощью радиолокации.

Поезда без единого человека на локомотиве.

Поезда, перевозящие несколько тысяч пассажиров.

Суда грузоподъемностью в один миллион тонн. (По другим прогнозам2-3 миллиона тонн уже в 1978-м или 1980–1990 годах.)

Суда на воздушной подушке водоизмещением 10 тысяч тонн. Самолеты, вмещающие одну-две

сячи пассажиров и летящие со скоростью, в десять раз превосходящей звуковую.

Поезда на магнитной подвеске, развивающие скорость 2–8 тысяч километров в час.

Видеотелефон полностью вытеснит обычный телефон.

Даже от этого беглого перечисления может захватить дух — как были мы наивны, восторженны, полны безоглядной веры во всемогущество науки тогда, двадцать лет назад. Но не стоит сегодня снисходительно улыбаться, как улыбались вчера наши отцы над той пожелтевшей картинкой в «Ниве»; конечно, допущен некоторый «перелет», "перехлест", но он вполне объясним молодостью. Не нашей с вами (среди экспертов были достаточно зрелые люди) — молодостью НТР. Ведь любой путь в начале его представляется и легче и короче.

Истоки нашего разочарования берут начало скорее не в «перехлесте», а в самой совокупности, в общей картине, которая должна была представлять техническую цивилизацию, стоящую как бы на порядок выше. Но поскольку этого явно не получается, то мы «обиделись» на науку. Не отсюда ли наш повышенный интерес к пресловутым "летающим блюдцам" и тайнам Бермудского треугольника? Не отсюда ли вдруг полувера в знахарей, облаченных в модные одежды экстрасенса?

Но виновата не наука. Нет. Конечно, нет. Просто мы еще психологически не готовы понять, что она уже вырастает из коротких штанишек, когда мир рисуется в виде линейных характеристик, когда путем экстраполяции можно любое достижение продолжить до бесконечности. В действительности же любое продвижение по линиям познания обязательно наталкивается на новый узел проблем технологического, экономического, социального, психологического, экологического и еще неизвестно какого характера. Это неизбежно приводит к появлению нового качества, к

112 лет 88 лет 63 года 57 лет 35 лет 27 лет 14 лет 12 лет 5 лет 4 года 2 года 1 год

скачку, который мы еще не всегда умеем распознать и осмыслить.

Между тем упорно продолжает внедряться (в силу инерции мышления?) представление о линейном ускорении научно-технического прогресса. Сколько раз публиковались таблицы примерно такого содержания:

Фотография (1727–1839) Цемент (1756–1844) Кино (1832–1895) Электромотор (1829–1886) Радио (1867–1902) Автомобиль (1868–1895) Самолет (1897–1911) Телевизор (1922–1934) Транзистор (1948–1953) Нейлон (1935–1939) Солнечная батарея (1953–1955) Мазер (1954–1955)

То есть по мере приближения к нашим дням время, затраченное на разработку и внедрение нового изделия, неуклонно сокращается. Надо полагать, сейчас счет идет уже на месяцы или даже дни?

Думается, что подобные таблицы стремятся выдать желаемое за действительное. Достаточно напомнить, что идея создания термоядерной электростанции родилась едва ли не одновременно со «знаменитым» "Манхэттенским проектом", реализованным почти сорок лет назад — в печально известное утро 6 августа 1945 года. Что же касается термоядерного синтеза, то появление даже демонстрационной установки сегодня относят в лучшем случае к концу века.

Или же искусственный интеллект. Уже на вполне научном уровне эта гипотеза стала обсуждаться одновременно с появлением первых электронно-вычислительных машин. Но сегодня, пожалуй, ученые настроены куда более скептически. Академик В. Глушков, бывший ярым сторонником этой идеи, не раз предсказывавший ее реализацию в самое ближайшее время, в

250

251

следние годы жизни изменил свое мнение, отнеся срок создания искусственного интеллекта за пределы нынешнего столетия.

Понятно, и так было всегда, время, затрачиваемое на разработку и внедрение, зависит, помимо степени сложности самого изделия, и от того, насколько готова к этому современная технология. Родился вовремя — счастливчик, появившийся на свет "в рубашке". Но плохо тому, кто явился слишком рано, — здесь задержка неизбежна.

"Линейность" наших представлений мешает осмыслить намечающиеся тенденции в развитии техники и технологии. Взять хотя бы тот же прогноз о создании искусственного интеллекта. Сейчас уже стало очевидным, что одно лишь наращивание мощности и быстродействия ЭВМ не приближает реализации прогноза.

Но «обучение» машин идет сейчас довольно успешно. Роль естественных механизмов, обеспечивающих простейшие реакции биологических систем, берут на себя в мире техники микропроцессоры. Их появление и неожиданно широкое распространение объясняется небывало быстрым прогрессом электроники. На наших глазах она прошла путь от громадных ящиковблоков, занимавших порой целую комнату, до карманных микрокомпьютеров, содержащих тысячи транзисторов, конденсаторов, резисторов, проводников, размещенных на тоненькой кремниевой пластинке размером в несколько миллиметров.

Микропроцессоры начинают проникать почти во все области техники — их встраивают в промышленные роботы, в специально оборудованные автоматизированные рабочие места (АРМ) инженера, в автомобильные двигатели (для обеспечения оптимального режима их работы). Им придается сегодня огромное значение. О широком использовании микропроцессоров говорится в "Основных направлениях

номического и социального развития СССР на 1981–1985 годы и на период до 1990 года".

Небольшие, настроенные на весьма ограниченное количество контролируемых параметров компьютеры, способные автономно решать локальные задачи, — вот наметившийся путь к созданию в конечном счете огромных робототехнических комплексов, управляемых мощными ЭВМ. Причем управление осуществляется по иерархическому принципу — с помощью промежуточных центров, которым большое электронное «начальство» доверяет решение мелких повседневных задач. Не так ли устроена и сигнально-информационная система человека, которая в будничной практике освобождает наше сознание от необходимости принимать решение, скажем, отдернуть руку от огня, — с этим справляются "власти на местах".

Думается, что сегодня уже можно говорить о наметившейся в мире техники тенденции к децентрализации управления (при сохранении иерархического принципа), расширению автономности, передаче отдельных полномочий периферийным органам управления — тех, которые не требуют принятия решения на высшем уровне.

Подобная же тенденция, хотя и соответственно видоизмененная, прослеживается (и это вполне логично, но все же удивительно) и при анализе прогнозов о росте единичной мощности машин и оборудования. Мы уже привыкли к гигантам техники. На наших глазах заметно выросли, увеличились в размерах, стали куда мощнее автомобили, самолеты, тракторы, экскаваторы, краны, доменные печи, аппараты для нефтяной и химической промышленности. Но самый поразительный, небывалый скачок совершили морские танкеры. Только за двадцать пять лет, с 1950 по 1975 год, они выросли в пятьдесят раз! (А сухогрузы, например, лишь в два i раза.) 1 Однако сегодня уже построенные

"трехсоттысячники" и «пятисоттысячники» стоят на приколе или служат плавучими отелями. Здесь сказались, разумеется, и последствия не предвиденных прогнозами нефтяных затруднений. Но не только. Эти исполины техники, напоминающие динозавров, оказались, как и те, слишком недолговечными, нежизнеспособными (если соотнести время двух эволюций). Видимо, предел роста был достигнут ранее, и теперь нужно искать другой путь развития. Но какой?

Если бы футурология с ее подсознательным стремлением к экстраполяции существовала во времена Джеймса Уатта, то до нас дошли бы прогнозы о создании экипажа или телеги величиной с дом. Но, как известно, вместе с паровой машиной родилась не большая телега, а принципиально новое структурное образование — поезд. Иначе говоря, открытая система с «выключенной», вынесенной "за скобки" силовой установкой (локомотив) и рядом однородных элементов (вагоны), количество и виды которых можно варьировать. Думается, что «открытие» поезда до сих пор не оценено по достоинству.

Любопытно напомнить, что когда динозавры вымерли в меловой период, то их «заместили» так называемые общественные насекомые-муравьи, термиты, пчелы, сообщества которых представляют собой высшую по сложности степень биологических систем, где ярче всего проявляется тот же принцип сочетания централизации и автономности на «сверхорганизменном» уровне.

Сегодня принципиальная схема поезда все больше проникает и в автотранспорт. Широкое распространение получают так называемые седельные тягачи. На раме такого тягача — специальное устройство, с которым сцепляется передняя часть полуприцепа. Узкая специализация сменных прицепов и универсальность тягача, которому уже не приходится простаивать во

время выгрузки и загрузки кузова, делают подобные грузовые перевозки наиболее выгодными.

Что же касается водного транспорта, то здесь принцип поезда освоен давно — буксиры и баржи. Однако, хотя этот вид транспортировки грузов также все время совершенствуется, его возможности ограничены. Тогда что же предложить взамен супертанкеров?

…В рассказе фантаста Клиффорда Саймака "Мир, которого не может быть" описано некое существо по имени Цита: в минуты опасности оно распадается на множество мелких существ, каждое из которых начинает жить самостоятельной жизнью. Этот фантастический вымысел оказывается вполне реальным по отношению к миру "второй природы". В сфере водного транспорта Цита существует давно, но называется довольно прозаически: лихтеровоз.

Практически лихтеровоз — воплощение все той же тенденции к симбиозу централизации и автономности, остроумное сочетание преимуществ того и другого. Это большое судно, берущее на борт множество небольших самоходных (или несамоходных) баржлихтеров. При подходе, скажем, к устью реки он останавливается и спускает на воду свои плавучие контейнеры, которые уже самостоятельно (или на буксире) заходят в реку и идут в порты назначения. А навстречу им устремляются другие, загруженные лихтеры, которые, воссоединившись с судномматкой, продолжают затем путь как одно целое.

Сегодня лихтеровозы начинают усиленно развиваться. Успешно действует в Дунайском пароходстве грузовая линия, где курсируют лихтеровозы, построенные для нашей страны в Финляндии. Трехпалубный судоноситель берет на борт 26 лихтеров грузоподъемностью по 1300 тонн каждый. А недавно вышел в плавание первый отечественный лихтеровоз "Алексей Косыгин", заложенный в первый день

боты XXVI съезда партии на Херсонском судостроительном заводе. Судно такого типа берет на борт по 80 лихтеров, грузоподъемность каждого из них 370 тонн.

Есть основания полагать, что и развитию авиации не чуждо использование подобного же принципа. В США, например, разрабатывается проект системы «релейных» авиационных перевозок. Главное звено этой системы самолет-лайнер, вмещающий до 4000 пассажиров, — составляется из нескольких самолетов-модулей, каждый из которых может летать и автономно. Самолет практически превращается в тот же контейнер.

Мы говорили только об одной тенденции в техноэволюции (хотя и в разных ипостасях). Сама по себе она не определяет конкретный ход развития того или иного технического средства даже на ближайший период, поскольку существует куда большая зависимость от множества сопутствующих обстоятельств и — чаще — от того, насколько данное средство соответствует комплексу других, насколько соотносятся их этапы развития.

Скажем, трактор родился как универсальная система. Период жесткой специализации он прошел в рекордно короткое время — еще в период «эмбрионального» развития, когда вынашивались первые проекты создания механизированного пахотного устройства. А вот у автомобиля, почти его ровесника, наоборот, период специализации оправданно затянулся. Он практически продолжается по сей день, порождая различные панелевозы, муковозы, молоковозы и даже автомобилевозы. И только недавно, как уже говорилось, проявилась тенденция к созданию седельных тягачей силовая установка и кузов наконец-то выходят из жесткого сцепления, образуя гибкую, современного типа техническую систему.

Это лишь один пример несоответствия этапов развития «видов»

эволюции. А сколько еще причин влияет на реализацию любого прогноза!

Например, двадцать лет назад никто не мог предвидеть, что начнется "вторая жизнь" трамвая. Казалось бы, жестко привязанный к рельсам, неповоротливый, звенящий и громыхающий трамвай должен был уступить место бесшумным троллейбусам и автобусам, а затем и вовсе исчезнуть, как исчезли паровички на железных дорогах. Но вот оказалось, что обособленность трамвайных линий на забитых автомобилями улицах современных крупных городов дает большое преимущество в скорости передвижения.

Трамвай может перевезти по одной линии 12–14 тысяч пассажиров в час, тогда как автобус или троллейбус только 4–4,5 тысячи. А недостатки этого вида транспорта, в первую очередь шум и скрежет, можно значительно уменьшить, одновременно повысив скорость. И вот появляются новые типы трамваев — скоростные, комфортабельные, почти бесшумные. И они вторично совершают триумфальное шествие по улицам больших городов, для них прокладываются новые линии, роются тоннели. Трамвай приобретает черты метрополитена, постепенно зарываясь в землю, и в то же время превосходит своего нового «родственника» по такому важному показателю, как снижение капитальных затрат. А поскольку впереди маячит неизбежная автоматизация управления городским транспортом, то метрополитен и трамвай, «привязанные» к рельсам (и образующие с ними систему более прочную и более детерминированную, чем транспорт на шоссе), имеют здесь неоспоримое преимущество и, следовательно, еще долго сохранят свое лидирующее положение на городских магистралях.

Вынесение главного элемента за скобки системы (обособление локомотива от цепочки вагонов) еще вовсе не предел совершенства. Но, линейно экстраполируя такую систему, мы

избежно приходим к железнодорожному составу тысячекилометровой длины. Ясно, что с таким прогнозом нельзя согласиться. Выход (видимо, лишь один из многих возможных) — переход на транспортировку по трубопроводам таких непривычных для него грузов, как уголь, аммиак, руда, штучные грузы в потоке жидкости, капсулы с мусором, почта и даже люди в оборудованных для того кабинах. Действительно, проекты аммиакопровода и углепровода уже реализованы, и теперь прогнозировать можно лишь масштабы внедрения.

Переход на «нелинейное» решение может коснуться самых неожиданных сторон развития весьма разных технических устройств. Стимулом, первым толчком здесь могут послужить причины экономические. Так возникают сберегающие металл технологии — порошковая и гранульная металлургия, а ведь это одновременно переход технологии на принципиально новый, дисперсный, даже молекулярный уровень. К такому же переходу — на ионный, молекулярный, атомный, квантовый уровень — невольно приводит и общий прогресс техники, конкретно воплощенный в требованиях создать новые материалы с новыми свойствами и качествами. И тогда появляется электронная и лазерная обработка материалов, ионное напыление особо качественных материалов на менее дефицитные, ионное упрочнение деталей за счет почти микроскопических тонких, но прочных наслоений, появляется почти идеальная защита от коррозии и других неприятностей покрытием, тоже сравнимым с размерами ионов, молекул, атомов. Словом, технология идет "в глубь" вещества.

Естественно, что инженерные идеи стремятся отвечать требованиям практики, но ответ этот становится наиболее убедительным, наиболее смелым и значительным только тогда, когда инженерная мысль «нелинейна». Нелинейность касается прогнозов

появления и развития не только отдельных машин и процессов, но и всей системы, организации производства. Пример — проявление "гибких производств", сочетающих достоинства массовых производств и мелкосерийных и отметающих их недостатки.

Сейчас, двадцать лет спустя после памятного взрыва предсказаний, мы наконец-то начинаем осмысливать весь (а скорее всего, даже не весь) комплекс вопросов, с которыми сталкивается развитие любого технического средства. Во всяком случае, это движение отнюдь не по прямой. Вид технической эволюции то отступает, то опять набирает силу, то прячется в новую "экологическую нишу" (как, например, парусные суда, сохранившиеся в качестве лишь спортивного снаряда, а теперь вновь заявившие о своем праве на существование в "большом мире"), то возвращается, обогащенный принципами и приспособлениями, заимствованными у своих собратьев. И мы, учитывая причины всех «зигзагов», должны видеть, как стрелку компаса, закономерности этого пути и возможные отклонения, без чего немыслим любой прогноз.

Так каким же все-таки будет оно, наше ближайшее будущее? Каким видится сегодня начало XXI столетия?

Научно-техническая революция не расклеивает на улицах своих декретов. Смена вех происходит незаметно для глаза, и только ретроспективно, много лет спустя, мы начинаем вдруг задумываться и удивляемся, как же нам удавалось хранить масло без холодильников, как это мы умудрялись проводить вечера без телевизоров, как сложились бы сейчас наши отношения с близкими людьми, не будь телефонов… Думается, 2000 год мы встретим в таких же, в общем-то, домах, с такими же удобствами, на таких же улицах, какие мы видим сегодня. Мало изменится и внешний облик заводов, аэровокзалов, магазинов, кинотеатров. И

все же перемены будут. Вот только как их увидеть?

Прошедшее двадцатилетие обогатило нас пониманием важного принципа: наступление НТР должно вестись не по всему фронту одновременно, а сначала на отдельных участках, которые постепенно будут сливаться вместе, образуя новый тип производства, новую транспортную систему, новую жилищную ячейку. О необходимости создания таких участков, об обязательности комплексного подхода к проблемам роботизации, внедрения новой технологии теперь пишут и говорят все чаще. Это — веление времени.

Причем подобные локальные производственные модули — кстати, опять же наделенные способностью как к автономному существованию, так и к управлению из "центра", — станут и полигонами не только для доработки, доводки до технического совершенства, но и для тех социальных преобразований, которые неизбежно следуют за изменением средств производства.

Так что, если говорить о 2000 годе, то его облик, характер, что ли, будет определяться не тем, какая доля в металлорежущем оборудовании будет приходиться на ультразвуковые установки, не тем, будем ли мы переправляться на другой берег реки, чтобы искупаться, на обычных катерах или на кораблях на воздушной подушке, не тем, какой тип реакторов будет преобладать в атомной энергетике на рубеже столетий (хотя само по себе, конечно, это очень важно), а тем, что подобных «оазисов» станет больше и они, сливаясь вместе, зададут тон в производственной, да и во всякой другой жизни страны. Именно в уменьшении "зряшной работы", если хотите, энтропии в производстве, видится основное достижение XXI века.

2000 год — произвольно взятый срок, отделенный от нас полутора десятками лет, — не изменит, видимо, как уже говорилось, облика существующей ныне технической цивилизации. Но

знание тенденции и закономерностей техноэволюции за эти годы должно качественно возрасти. И это следует учитывать всем, кто занимается прогнозированием.

ТВОРЧЕСТВО ПОД КОПИРКУ

Переводные картинки, которые так нравятся детям, могут с успехом применить проектировщики, если на липкую аппликацию нанести не изображения веселых зверушек, а слова и символы, обозначения различных аппаратов, коммуникаций. Ведь любой чертеж на 60–80 процентов состоит из таких стандартных элементов-зачем же конструктору заниматься рутинной работой? Автору будущей машины или станка достаточно вырезать нужный элемент и наклеить его на чертеж. Это особенно удобно, когда аппликации напечатаны на бумаге «Темп» с несохнущим липким слоем, а чертеж выполняется не на обычной ворсистой бумаге, а на синтетической. В этом случае можно многократно отклеивать типовые «картинки», переносить их в другое место, выбирая оптимальный вариант. Когда «монтаж» закончен, остается лишь вычертить нестандартные элементы.

Конечно, полиграфическое оборудование есть далеко не в каждой проектной организации, и это сдерживает широкое распространение метода. Выход в применении светочувствительной бумаги с липким слоем «Диазо-кор» — светокопировальной техникой оснащены большинство институтов и КБ.

Внедрение модульного проектирования с помощью аппликаций улучшает

качество документов и повышает производительность труда конструкторов. А каталог типовых элементов может стать существенным подспорьем при создании САПР — систем автоматизированного проектирования.

ПЛАСТИК, ОЩУЩАЮЩИЙ ТЕПЛО

Уж на что привычным материалом кажутся в наше время пластики, и тем не менее химия полимеров продолжает нас удивлять. Не так давно, например, получены полимеры, превращающие тепловое излучение в электрический ток. На основе таких материалов создан пироэлектрический датчик температур. Полимерная пленка толщиной около десяти микрон наносится на небольшое параболическое зеркало. Если нацелить его на какой-нибудь объект, в структуре полимера возникает ток, пропорциональный силе инфракрасного излучения. Электронный блок логики мгновенно переводит результат измерения в градусы. Стоит пластиковый прибор дешевле таких же устройств на кристаллах.

ТЕПЛОКИНО

Тепловизоры уже перестали быть диковинкой, их все шире используют в медицинской практике. Любой живой

организм, в том числе и тело человека, теплее окружающей среды, и он непрерывно излучает поток электромагнитных колебаний в диапазоне инфракрасных волн. Но тепловизоры и раньше фотографировали организм. А что, если снять теплокино, то есть показать изменения температуры тела в динамике?

В Институте радиотехники и электроники АН СССР создана принципиально новая установка, которая позволила проследить за малыми изменениями температуры во времени. Действительно, организм — это нестационарная, постоянно меняющаяся система, и физиологические процессы регулируют эти изменения так, чтобы поддерживать параметры системы, например температуры, в заданных границах. Очевидно, проследив за тем, как меняется температура тела, можно получить информацию о состоянии регуляторных систем организма, что очень важно для медицинской диагностики.

Созданная на базе тепловизора и специализированной ЭВМ новая установка имеет высокую чувствительность — 0,03 градуса и разрешение в доли миллиметра. Оказалось, что для большего контраста изображений лучше всего регистрировать не сами меняющиеся температуры, а изменение их скоростей — регистрировать поле скоростей.

Исследователям удалось снять фильм о том, как постепенно теплеет рука человека, пришедшего с холода, при этом были наглядно продемонстрированы особенности системы терморегуляции.

Ученые записали на магнитную пленку и воспроизвели на видеомагнитофоне динамику меняющейся температуры на лице человека. В области ноздрей температура меняется в ритме дыхания — охлаждение при входе, нагрев на выдохе; перепад температур достигает трех градусов. На щеке, наоборот, нагрев при вдохе, охлаждение при выдохе.

Впервые удалось зарегистрировать изменение потоков тепла, связанное с работой мозга животного. В ответ на раздражение — вспышку света или звуковой сигнал — в мозгу крысы начинается активация процессов тепловыделения, за которой следует депрессия. Разница в температуре теплых и холодных участков составляет десятую долю градуса, но тем не менее она наглядно видна на экране телевизора. На кадрах, которые следуют через 20, 40, 60 секунд после вспышки, видны температурные волны, которые распространяются в виде кольцевого фронта, исходящего из очага возбуждения.

Обычно ответы на раздражение принято регистрировать с помощью техники вживленных микроэлектродов и отведения биопотенциалов. Новая установка имеет неоценимое преимущество-за животным можно наблюдать, находясь от него на значительном расстоянии.

ЛАЗЕРНЫЙ «НЮХ»

"Только одно чувство-обоняние, иными словами, определение и обнаружение небольших примесей органического вещества, у животных более совершенно, чем у существующих приборов. Догнать обоняние собаки — одна из проблем физики будущего" — так сформулировал одну из сложнейших задач науки выдающийся советский ученый академик Петр Леонидович Капица.

За этой задачей стояло не просто стремление превзойти природу. Во многих областях современной техники — в электронике, радиотехнике, химии — требуются вещества уникальной

чистоты: в них на многие миллионы собственных атомов допускается присутствие лишь одного атома примесей. А на другом полюсе задачи проблемы здравоохранения, охраны окружающей среды. Как, например, бороться с ничтожными количествами химических веществ, которые выделяют в воздух и растения, и машины, и строительные материалы? Ведь именно эти вещества нередко срабатывают как спусковой крючок аллергических заболеваний, широко распространенных сейчас на нашей планете.

Путь к решению этой задачи открыл так называемый эффект электронного парамагнитного резонанса-ЭПР. Оказалось, что электронное облако атома изучаемого вещества можно «сплющить», наложив на него сильное магнитное поле. И тогда оно будет поглощать радиоволны только какой-то одной частоты, а другие будут проходить через него беспрепятственно. Иными словами, атомы как бы настраивались на прием определенной волны, как колебательный контур в радиоприемнике…

На этом эффекте и были созданы приборы, позволяющие обнаружить ничтожные примеси. В их камеру-резонатор помещали изучаемое вещество и облучали радиоволнами той длины, на которую были «настроены» атомы примесей. По тому, как в результате поглощения падала мощность излучения, и определялось их количество. Беда лишь в том, что этот метод позволял «ловить» примеси в виде отдельных атомов, в лучшем случае-двух- или трехатомных молекул. На более крупные образования его чувствительности уже не хватало. А большинство примесей, интересующих ученых и производственников, представляют собой многоатомные молекулы. Как научиться «опознавать» и их?

За решение этой задачи взялись сотрудники лаборатории химической радиоспектроскопии Института химической физики Академии наук СССР во

главе с профессором Я. Лебедевым. В качестве источника излучения они решили применить лазер, работающий на инфракрасных и субмиллиметровых волнах. Именно в этом диапазоне многоатомные молекулы заявили о себе, что называется, во весь голос. Лазерный спектрометр позволял точно оценить количество не только многоатомных молекул, но и радикалов химически активных «осколков».

— А потом возникла идея объединить преимущество обоих методов лазерного и электронного парамагнитного, — говорит профессор Я. Лебедев. — Она воплотилась в установке, которая позволяет не только определять количество атомов и молекул примеси, но и нагревать лучом лазера всю смесь, любой из ее компонентов или только поверхность вещества. В ней можно разрушать или «штопать» молекулы. И даже прямо воздействовать на химию процесса.

Чувствительность нового прибора фантастическая: он может «поймать» одну молекулу примеси, спрятавшуюся в миллиарде (!) молекул основного вещества. Такое не по силам даже собаке с ее прославленным нюхом.

ЗЕРКАЛА ВМЕСТО ЛУНЫ

Что ни говорите, а в темноте человек чувствует себя не очень уютно. Поэтому и горят миллионы ламп в ночное время всюду, где живут люди. Ученые предлагают использовать для ночного освещения городов зеркала, размещенные на спутниках. Эти спутники должны находиться на

ной орбите, то есть как бы висеть над определенным местом нашей планеты. Зеркала смогут отражать во много раз больше солнечного света, чем Луна. Размер этих зеркал чуть меньше километра в диаметре. С помощью ЭВМ будут управлять их наклоном и тем самым менять освещаемую площадь. Зеркала можно изготовить из пластмассы, покрытой алюминием, и выводить в сложенном виде на орбиту на борту космического корабля. После отделения от корабля зеркала раскроются как зонтики. Правда, перед тем, как приступить к осуществлению проекта, необходимо изучить возможные влияния такого освещения на человека и животных, чем сейчас и занимаются ученые.

ГЕМОГЛОБИНОВАЯ ГУБКА

Изобретены искусственные подводные легкие для получения из морской воды кислорода. Прибор, получивший название «гемоспандж» (в дословном переводе — "гемоглобиновая губка"), представляет собой полимер, пропитанный молекулами гемоглобина, то есть красного дыхательного пигмента крови, который связывает кислород и переносит его от органов дыхания к тканям. Гемоспандж, как и губка, обладает очень большой поверхностью, поэтому значительное количество гемоглобина приходит в соприкосновение с протекающей через прибор водой. Расчеты показывают, что труба диаметром около метра и длиною девять метров, наполненная гемоспанджем, может под водой обеспечить кислородом 150 человек.

АЛЮМИНИЙ ДЛЯ СЕЛА

Рассказывает академик А. Белов

ФАНТАСТИЧЕСКИЙ РОСТ

Значительную часть своих сил наш Всесоюзный институт легких сплавов направляет на создание совершенных технологий получения и обработки алюминия, изыскание наиболее эффективных областей и способов применения его в народном хозяйстве.

1986 год — год 100-летия алюминия как промышленного металла. Уместно в связи с этим напомнить некоторые факты из истории его применения.

В свободном виде алюминий был получен в 1825 году. И в течение почти 60 лет он оставался редким, драгоценным металлом, не имеющим никакого промышленного применения. Так, в 1854–1855 годах было изготовлено всего 25 килограммов алюминия по цене около 45 рублей золотом за килограмм. Лишь с 1886 года, когда одновременно и независимо друг от друга французский металлург П. Эру и американский физик Ч. Холл предложили способ получения алюминия электролизом криолитно-глиноземных расплавов, начало развиваться его промышленное производство. Уже в 1890 году было получено несколько сотен тонн алюминия. К настоящему времени годовой выпуск его в мире увеличился в 75 тысяч раз! История не знает таких темпов вторжения в жизнь какого-либо другого промышленного металла. По объему производства алюминий сегодня занимает второе место

после стали. Но можно предположить, что, когда удастся полностью решить энергетическую проблему и энергия перестанет быть дефицитной, алюминий выйдет на первое место и возьмет на себя роль главного металла цивилизации. К тому есть ряд оснований.

Начнем с того, что запасы алюминия практически неисчерпаемы: по распространенности в природе он занимает третье место среди всех элементов и первое среди металлов — 8,8 процента от массы земной коры; это примерно в 2 раза больше, чем железа, и в 2500 раз больше, чем меди.

Сплавы на основе алюминия, которые содержат 4–6 процентов легирующих элементов, обладают замечательными физическими и механическими свойствами (в дальнейшем для краткости будем говорить «алюминий», имея в виду его различные сплавы). Малая плотность у них сочетается с высокой прочностью. Благодаря этому по удельной прочности (отношение прочности материала к его плотности) они раз в пять превосходят конструкционную сталь. Именно поэтому алюминий стал одним из основных конструкционных материалов, применение которого позволяет значительно уменьшить массу изделия. Естественно, что первой и главной областью, где алюминий оказался вне конкуренции, стала авиация. Затем его начали использовать в ракетостроении, а в последние годы, когда в транспортном машиностроении повышению весовой отдачи конструкции на единицу затрачиваемой энергии двигателя стало придаваться все большее значение, и в производстве автомобилей, тракторов, вагонов.

От других металлов и сплавов, имеющих высокие механические свойства, алюминий выгодно отличается тем, что очень хорошо обрабатывается давлением, резанием. Например, в результате только одной операции прессования удается получить любую форму профиля — точного по размерам,

сткого, прочного и экономичного. Использование профилей из алюминиезых сплавов открыло перед строителями возможность создания оптимальных конструкций стеновых панелей, подвесных потолков, дверных блоков, оконных рам и других элементов. Такие конструкции легки, прочны, стоимость сборочных работ минимальна; алюминию с помощью электрохимической и других видов обработки легко придать декоративный вид. Все это в сочетании с высокой коррозионной стойкостью и долговечностью алюминия определило его широкое применение в строительстве. Ныне в мире для этих целей ежегодно расходуется более 2 миллионов тонн алюминия.

ПОТЕРИ ПРОДУКЦИИ — ДО МИНИМУМА

В последние годы алюминий стал интенсивно использоваться и в различных сферах агропромышленного комплекса. В отношении санитарных норм и некоторых других специфических требований, предъявляемых к конструкционным материалам, он оказался здесь самым подходящим. Алюминий устойчив к воздействию воды, солнца; он не только гигиеничен и нетоксичен (мы ведь без опасения пользуемся алюминиевой посудой), но и легко дезинфицируется и при этом не подвергается коррозии.

Особо перспективен он для сооружения зернохранилищ.

На уборку зерна направляется армада современной сельскохозяйственной техники, поэтому убирают его быстро, потери при этом невелики. Но вот зерно поступает в хранилища. В большинстве из них оно, постепенно расходуясь, находится в среднем около 4–5 месяцев. Зерно — живой организм. При хранении оно поглощает и выделяет влагу и ряд весьма активных веществ, подвержено воздействию бактерий; надо беречь зерно от плесневых грибков, насекомых и грызунов, считаться с тем, что в определенных условиях

оно может саморазогреваться, что ухудшает его качество.

Материал, из которого строят хранилища, должен длительно (как минимум 40–50 лет) противостоять коррозии, обеспечивать нужный режим хранения, легко очищаться и дезинфицироваться. Конструкция должна работать хорошо и надежно в жару и холод, под дождем и снегом, быть высокомеханизированной и не требовать применения ручного труда. Крупносерийное строительство зернохранилищ на обширной территории нашей страны осложняется разнообразием климатических зон, а также тем, что многие хозяйства значительно удалены от железных дорог и дорог с твердым покрытием.

Особенно актуальна проблема сохранности зерна для самого сельского хозяйства, где остается значительная часть урожая в виде семенного и фуражного фонда. Нередко сохранность зерна в колхозах и совхозах полностью зависит от погодных условий, традиционно суровых и неблагоприятных на значительной части нашей страны.

Сегодня у нас емкостей для внутрихозяйственного хранения зерна, которые бы полностью решали проблемы сохранности урожая, не требовали бы больших затрат труда на сооружение, а затем эксплуатацию и отвечали бы всем перечисленным условиям, недостаточно. В результате народному хозяйству наносится немалый ущерб. Это не только физически потерянные тонны зерна, но и снижение его качества из-за неудовлетворительных условий хранения.

Сейчас сложилась диспропорция между высоким уровнем механизации уборки и обработки зерновых и их хранением. Поэтому одну из основных задач Продовольственной программы — увеличение производства зерна — нужно решать, не только повышая урожайность, но и сокращая его потери, в особенности при хранении. До последнего времени

нилища сооружались в основном из железобетона. Но если и дальше поступать таким образом, то быстро решить проблему полного сохранения всего урожая мы не сможем. Строительство из железобетона сравнительно небольших хранилищ вместимостью по 1500–3000 тонн зерна, а именно такие нужны большинству хозяйств, дорого и неэкономично, связано с большими затратами труда. Поэтому возведение хранилищ в условиях сельской местности растягивается нередко на годы. Велики и потребности в материалах, например: на каждую тонну хранимого зерна — около тонны железобетона, в том числе 20–25 килограммов арматурной стали.

Эффективно решить эту задачу можно, лишь используя новые конструкции хранилищ — из облегченных строительных элементов — и индустриальные методы монтажа. Наиболее полно всем этим требованиям отвечают цельнометаллические конструкции. Встает вопрос: из какого же металла строить хранилища? Очевидно, что могут рассматриваться только два конструкционных металла: сталь и алюминий. Но сталь годится лишь в защищенном от коррозии виде, например, оцинкованная. При нарастающем дефиците цинка невозможно выделять ежегодно в течение ряда лет столько листового оцинкованного проката, сколько необходимо для создания недостающих емкостей хранения.

Алюминиевые конструкции не только прочны и легки — они без всяких покрытий стойки к коррозии. Высокие отражательная способность и теплопроводность алюминия уменьшают опасность конденсации влаги, способствуют нормальному режиму хранения; благодаря гладкости алюминия значительно меньше собирается пыли на стенках хранилища.

Расход алюминия на тонну хранимого зерна составляет лишь 6–9 килограммов. Чтобы построить в хозяйстве хранилище, скажем, на 500 тонн зерна, достаточно доставить на место

тельства всего 4 тонны алюминиевых] конструкций; значит, можно обойтись рейсом одного КамАЗа, что немаловажно, если ставить хранилище рядом с полем. А для сооружения такого же по емкости хранилища из железобетона придется привезти около 500 тонн железобетонных элементов, причем масса многих из них достигает 8 тонн. Для работы с такими элементами нужна мощная грузоподъемная техника, а для их доставки — дороги с твердым покрытием и десятки грузовиков, которые сделают по нескольку рейсов.

С переходом на строительство металлических зернохранилищ село получает возможность приобрести хранилище, так же как сегодня оно приобретает трактор или комбайн, максимальной заводской готовности, высокого качества при минимуме собственных трудовых затрат.

Первое наше алюминиевое зерно- , хранилище общей емкостью 1500 тонн . было спроектировано и изготовлено ВИЛСом совместно с Всесоюзным научно-исследовательским институтом механизации сельского хозяйства. Хранилище построили в латвийском колхозе «Адажи». Основной элемент хранилища-алюминиевая цилиндрическая башня-силос диаметром 6 метров и высотой 11 метров. Толщина стенки цилиндрической части силоса всего 3 миллиметра, то есть по отношению к диаметру он представляет собой конструкцию даже более тонкостенную, чем, например, папиросная гильза. Шесть таких силосов (на 250 тонн зерна каждый), связанных воедино технологической системой загрузки и выгрузки, образуют зернохранилище.

Хранилище поступает на строительную площадку прямо с металлургического завода уже готовое на 80 процентов. Силосы изготавливаются в полевых условиях — спиральной навивкой алюминиевых полос, свернутых в ру' лоны. Делается это с помощью несложной и компактной передвижной установки. Навивка оболочки силоса

мает всего 3–4 часа, при этом соседние витки надежно скрепляются замковым соединением.

Готовый к эксплуатации силос бригада из пяти человек сдает, как говорится, "под ключ" менее чем за 100 часов. Все технологические операции загрузки, выгрузки, контроля режимов в зернохранилище полностью механизированы.

Опыты и расчеты показывают, что по сравнению с железобетонными хранилищами алюминиевые силосы намного экономичнее: по трудоемкости возведения — в 20 раз, расходу бетона (он идет лишь на облегченный кольцевой фундамент) — в 5 раз, по расходу металла — на 50 процентов.

Что же даст широкое развертывание строительства алюминиевых хранилищ зерна непосредственно в зонах его производства?

Прежде всего резко сократятся перевозки зерна, высвободится большое количество автотранспорта, уменьшатся простои комбайнов с наполненными бункерами. А ведь сейчас значительная часть стоимости товарного зерна падает на транспортные расходы.

Наличие в хозяйствах своих зернохранилищ будет способствовать повышению качества зерна, устранит излишнюю спешку при уборке урожая, ликвидирует потери, связанные со сдачей зерна низких кондиций, позволит создать надежную кормовую базу. Хозяйства смогут успешно решать задачу ассортимента зерновых, требующих раздельного хранения. Появится возможность высвободившийся при уборке зерновых автотранспорт мобилизовать на уборку ряда технических культур, собираемых в то же время.

И наконец, самое главное — если все убираемое зерно будет закладываться в современные хранилища, страна увеличит свой зерновой фонд на величину, Ровную урожаю со многих миллионов "ектаров пашни.

Конечно, сооружение необходимого числа зернохранилищ-крупнейшая

задача государственного масштаба; ее решение потребует больших капитальных вложений и затрат труда. Сделать это максимально быстро и наиболее экономично можно только с использованием алюминия.

Преимущества зернохранилищ из алюминия в не меньшей степени распространяются и на хранилища для других пищевых продуктов. Например, уже сделали проект первого в стране картофелехранилища вместимостью 5000 тонн клубней, в котором широко использованы алюминиевые конструкции. Это резко снизит стоимость его сооружения и, в частности, вдвое уменьшит трудоемкость строительных работ, в 4 раза сократит их сроки, а главное, улучшит сохранность продукции. По данным ВАСХНИЛ, а также из опыта наших коллег из ГДР современное охлаждаемое алюминиевое картофелехранилище позволяет снизить потери клубней в 3 раза и более. В объеме всей страны перевод на такие совершенные способы хранения был бы равносилен увеличению производства картофеля на многие миллионы тонн. Конечно, все преимущества алюминиевых картофелехранилищ распространяются также и на алюминиевые специализированные помещения для хранения овощей и фруктов.

ЛЕГКИЕ, ПРОЧНЫЕ, ДОЛГОВЕЧНЫЕ

Известно, какой значительный эффект в повышении урожайности дает поливное земледелие. Посевы зерновых на поливе обеспечивают прирост урожая с 1 гектара по сравнению с неорошаемыми землями на 20–25 центнеров и выше. При орошении посевов сахарной свеклы урожайность может быть повышена вдвое. Производство кормов на культурных орошаемых пастбищах также возрастает в несколько раз; существенно увеличивается и продуктивность животноводства. Полив эффективен и на целине, и в Средней Азии, и в европейской части страны.

264

265

Основной конструктивный элемент ирригационных систем — трубопроводы наземного и подземного заложения, временные переносные сети из труб или транспортируемые дождевальные машины. До последнего времени ирригационные трубы делались преимущественно из стали. Они тяжелы, их трудно монтировать и перевозить. Кроме того, трубы быстро ржавеют и выходят из строя.

Естественно, эти обстоятельства сдерживают развитие поливного земледелия, снижают его эффективность.

Использование алюминия в качестве материала для труб позволяет в несколько раз снизить их вес. И как следствие — трудоемкость монтажа алюминиевого трубопровода в 5–6 раз ниже, чем стального. Благодаря гладкости внутренней поверхности алюминиевых труб мощность насосных агрегатов снижается на 15–20 процентов. К этому следует добавить, что ирригационные трубопроводы из алюминиевых сплавов, более устойчивых к коррозии, чем сталь, можно использовать для подачи на поля не только минеральных удобрений, но и стоков животноводческих ферм.

Научно-производственное объединение «Радуга» и ВИЛС совместно разработали опытный образец поливодождевального двухконсольного агрегата с алюминиевой фермой. Такая машина предназначена для комбинированного полива сельскохозяйственны" культур в зонах Поволжья, юга Украины, Северного Кавказа и других. Применение алюминия позволило удлинить консоли и таким образом расширить одновременно поливаемую полосу до 150 метров (против 110) и увеличить количество подаваемой воды, что обеспечит высокую производительность машины. Другой пример. Использование алюминиевых сплавов в широкозахватной дождевальной машине «Фрегат» даст возможность уменьшить массу конструкции

но на 5 тонн и значительно снизить удельные нагрузки на грунт.

Увеличение выпуска ирригационных алюминиевых труб, расширение географии их применения принесут немалую пользу. Например, в районах Средней Азии использование легких магистральных труб большого диаметра вместо открытых каналов позволит экономить дефицитную воду и строго дозировать полив. Расчеты, сделанные с учетом долговечности алюминиевых труб, применительно к орошению посевов зерновых в засушливых районах показывают, что каждая тонна алюминия, использованная в ирригационных сооружениях, позволит ежегодно в течение 10 лет получать дополнительно несколько десятков тонн зерна.

ЭКОНОМИЧНАЯ КОНСТРУКЦИЯ

В улучшении круглогодичного снабжения населения свежими овощами большая роль в Продовольственной программе отводится теплицам. Урожай овощей в них в 10–12 раз больше, чем в незащищенном грунте, и практически не зависит от сезона. Это результат высокой культуры земледелия, использования современных достижений науки и техники. Оптимально подобранные конструкции и оборудование теплицы создают наиболее подходящие для растений природно-климатические условия. 1

Один из основных факторов успеш1 ного выращивания овощей-достаточное количество световой энергии. Уровень естественной освещенности в теплицах, как правило, на 30–40 процентов ниже, чем под открытым небом. Вот почему особое значение имеет правильное использование естественного освещения. Добиться прогресса здес^

Х можно за счет усовершенствование. конструкции ограждающих степ f 1 покрытий теплицы, использовав дл^. этих целей алюминий. Кроме того? лучшая освещенность достигается м,

Х вследствие высокой отражательно^

способности алюминия: 80 процентов против 40 у оцинкованной стали.

Есть у алюминиевых конструкций и другие преимущества: менее трудоемок монтаж, они более долговечны, просто и дешево решается задача герметизации стыков стекла.

Способ остекления теплиц в значительной степени влияет на расходы по их отоплению. А ведь они достигают 30 процентов от всех эксплуатационных затрат. В теплицах с ограждением, сделанным из стали, стекла устанавливаются на мастике. Как правило, это не обеспечивает хорошей герметизации, из-за чего теряется почти треть тепла. Кроме того, каждые два года стекла необходимо герметизировать заново.

Переход на алюминиевую конструкцию ограждения в корне меняет дело, так как форма алюминиевых профилей дает возможность применить надежную и дешевую систему герметизации. По данным трехлетней эксплуатации алюминиевых теплиц в совхозе «Московский», расход газа на их отопление снижен на 25 процентов по сравнению с традиционными теплицами. Анализ показал, что в зависимости от принятой схемы сооружения теплиц, величины пролета и конструкции ограждения годовой экономический эффект от применения алюминия при возведении и эксплуатации теплиц площадью, скажем, 1000 гектаров составит 10–15 миллионов рублей.

Металлурги разработали технологию и освоили производство новых профилей, форма которых наилучшим образом соответствует рациональному креплению стекла и герметизации стыков. Выбранный сплав позволяет прессовать профили с максимальными скоростями. После прессования сплав закаливается на воздухе, и поэтому не нужно специальное оборудование для, термической обработки профилей. все это определило их высокую эко-, номичность.

) ДЛЯ КОНСЕРВИРОВАНИЯ

1 Большие количества овощей, фрук. тов, мясных, молочных и рыбных продуктов, разнообразных напитков и. соков в мировой практике консервируются в алюминиевых банках. Материал для их изготовления — тонкий алюминиевый лакированный лист, который по сравнению с покрытой оловом жестью недефицитен.

Применение алюминиевых консервных банок дает народному хозяйству много выгод. Экономится остродефицитное олово. На одну банку из жести его идет всего 2 грамма. Но если пересчитать расход на огромную массу консервируемых продуктов, которые мы выпускаем (а должны выпускать еще больше), то получится, что при переходе на алюминиевые банки будет ежегодно сэкономлено около 7 тысяч тонн олова. Алюминиевая тара примерно в 2,5 раза легче, и поэтому уменьшаются транспортные расходы. Но особенно важно то, что становится возможным переработать и сохранить на месте производства большое количество скоропортящихся продуктов, так как нет ограничений для производства алюминиевого листа на практически любое количество банок. Для изготовления, скажем, 10 миллиардов консервных банок потребуется около 300 тысяч тонн алюминия. В таком количестве тары можно надежно упаковать и сохранить примерно 3,5 миллиона тонн ценных продовольственных товаров.

При создании высокоэффективной автоматизированной линии по производству тонкого алюминиевого листа сотрудники ВИЛСа и Куйбышевского металлургического завода имени В. И. Ленина совместно с рядом других организаций провели большую работу по выбору композиции сплава, которая, была бы наиболее стойкой при длительном хранении консервов; по определению защитных пленок, наносимых на лист в условиях весьма высоких

7

ростей обработки; по разработке технологии скоростной прокатки.

Очень существенно, что алюминиевые банки легко утилизируются, их можно многократно использовать в металлургическом производстве. Вторичная переработка алюминия-самая дешевая по сравнению с переплавом других металлов, в том числе и по капиталовложениям. Переплав алюминия требует значительно меньше энергии, чем ее расходуется в процессе его получения электролизом.

БЫСТРОВОЗВОДИМЫЕ ЗДАНИЯ И МНОГОЕ ДРУГОЕ

Еще одна область рационального применения алюминия-это строительство птицеводческих и животноводческих зданий. Применение алюминиевых конструкций, поставляемых на стройку с высокой степенью заводской готовности, позволяет экономить не только материальные, но и, главным образом, трудовые ресурсы. Это особенно важно для сельского строительства, для которого характерны большая разбросанность объектов, слабое развитие местной строительной базы и дефицит квалифицированной рабочей силы.

Можно назвать еще ряд сфер, где применение алюминия весьма перспективно. Ограничусь в заключение упоминанием транспортных средств для агропромышленного комплекса.

Изготовление из алюминия кузовов и других частей машин существенно снижает их вес и соответственно повышает грузоподъемность. Если же автомашины предназначены для перевозки удобрений, то тут алюминиевый кузов вне конкуренции. Так, Мытищинский машиностроительный завод изготовил 18 автомобилей восьми наименований с кузовами из алюминия, пластмасс, стали с различным покрытием и т. д. Испытания показали, что именно алюминий наиболее полно отвечает требованиям эксплуатации, в том числе и по

долговечности. Существенный экономический эффект даст и более широкое использование алюминиевых контейнеров для транспортировки пищевых продуктов, применение рефрижераторных контейнеров для перевозки скоропортящихся грузов, скотовозо" и молоковозов, сделанных из алюминия.

Разработки по эффективному использованию алюминия в агропромышленном комплексе страны, о которых было рассказано, опробованы, и значительная часть их уже успешно применяется. Получены убедительные свидетельства, что алюминий лучше других конструкционных материалов удовлетворяет требованиям индустрии производства, хранения и переработки пищевых продуктов.

Возможности алюминия далеко не исчерпаны. Пока еще для решения задач агропромышленного комплекса он применяется в недостаточных количествах. Целесообразно по крайней мере 10–15 процентов всего получаемого алюминия использовать в сфере производства и переработки пищевой продукции. И конечно, в ближайшем будущем предстоит резко увеличить производство алюминия, потому что в нем остро нуждаются многие отрасли народного хозяйства.

Без широкого применения этого металла сегодня немыслимо наращивать промышленный и аграрный потенциал страны.

МУЖЧИНА У ПЛИТЫ

Согласен, заголовок для фельетона Типовая цепочка ассоциаций: убежав шее молоко, подгоревший бифштекс

д в дыму… Но давайте сломаем ^ деотип. Мужчина ведь не только вощение рассеянности, неумелости бытовой непригодности. Он — вспом

добрые старые времена — филоd) мыслитель, изобретатель. Пусть ^'е в кухонном варианте. ^оя преамбула отнюдь не абстрактна. Однажды — так уж случилось — ^ояп у газовой плиты. Да еще не в ^ом веселом настроении: горячей (оды, как часто бывает, вдруг не стало, g посуда немытая. Вот и пришлось, налив в сковородку воды, поставить ее на огонь. "От нечего делать" стал смотреть на пузырьки кипящей воды, скопившиеся в центре сковородного круга.

Кухонное однообразие толкнуло на действия бессознательные и почти бессмысленные: поставил сковородку на изолятор — фарфоровые штырьки и присоединил электробатарею одним полюсом к газовой плите, другим — к сковороде. Площадь пузырьковой мозаики расширилась. Интересно! Взял и поменял полярность-опять пузырьков стало больше. Позднее повторил опыт, теперь уже осознав его цель. Стал измерять: минус на сковородку, плюс на плиту — мозаика расширяется на /з, обратная полярность-на /4.

Разделавшись с грязной посудой, сел пить чай. Теперь можно и поразмыслить. Больше пузырьков — значит "учше кипит. Лучше кипит значит лучше горит. А когда улучшается горе^е и теплообмен? Первое, что прихо^т в голову: когда больше кислорода! ^ не в том ли разгадка, что электро^^^иал? Но ведь приток горючего ^за)был одинаков. Выходит, сгорание "Явится более полным. Угарный газ ^ углерода) обычно сгорает не ^ь, часть остается в атмосфере. Это ^ того, что неверно отрегулирована

Д Р^а или великовата площадь кастРЮди.

^ ^Ь1шления прервал дверной звоХ "Ришел мой знакомый, соавтор

некоторых изобретений. Я поделился с ним идеей: потенциал на газовую плиту — и мы перестанем вдыхать вредный и даже опасный для здоровья СО, он благополучно прогорит, превратившись в инертный безвредный 002. Моему гостю идея понравилась (видно, и он не избавлен от кухонной повинности). "Но зачем нам возиться с электробатареей, — воскликнул он, — ведь известен катализатор реакции горения угарного газа: смесь двуокиси марганца с окисью меди!"

В тот же вечер мы оформили заявку на изобретение. Простейшее устройство, стоимость копеечная, а сколько здоровья сбережет домохозяйкам, да и нам, домохозяевам!

Вот суть изобретенного нами устройства. Пятимиллиметровый асбестовый шнур пропитывают смесью-катализатором и сворачивают в «бублик». Примерно по диаметру газовой конфорки. Подложили такое "кольцо здоровья" под кастрюлю — и дыши себе чистым воздухом.

Но пора подумать и о выходе за пределы кухонного тяготения. Доменная печь побольше бытовой газовой. Сколько же угарного газа сожжет "кольцо здоровья" в горячем цехе!

А как можно помочь строителям: и воздух очистить, и повысить эффективность горения. Скажем, при сооружении дорог битум размягчают открытым пламенем. Почему бы не оснастить катализаторной смесью кожух горелки?

Гидростроители часто обрабатывают открытым огнем русла будущих каналов. Вот бы и потребляли «попутно» угарный газ — только в пламени, а не собственными легкими.

Наше изобретение одобрил и поддержал президент Всесоюзного химического общества имени Д. И. Менделеева академик С. Вольфкович.

Но я понимал, что поиск нужно продолжать. Попробовал положить на газовую горелку кольцо-катализатор и подать потенциал. Оказалось, диаметр кольца можно увеличить — держать

268

269

его дальше от пламени. Достаточно одного большого «бублика» на всю плиту: обоймет все четыре горелки. Бояться высокого потенциала на плите не нужно — ведь ток ничтожен. Еще одно "кольцо здоровья" для духовки — и микроклимат на кухне резко улучшится.

А может, и кольца не нужны? Лучше панель плиты выполнить из изоляционного материала — асбеста и пропитать катализатором. Пойдем дальше. Газовые плиты можно оставить прежними, но устанавливать на кухне "панель здоровья". Понадобится, правда, расширить на одну единицу номенклатуру изделий ДСК — зато сразу двойная экономия: здоровья и топлива.

Чтобы эту идею реализовать, нужно совсем немногое: найти оптимальное соотношение размеров "плиты здоровья" и электрорежима. Это нехитрое исследование я бы взялся провести на базе любого домостроительного комбината (уж если на собственной кухне удалось!).

ЗАМОРОЗИТЬИ НА ТОКАРНЫЙ СТАНОК

В полиграфических, текстильных и бумагоделательных машинах широко применяются валы с резиновым покрытием. Время от времени покрытие становится шероховатым, и поверхность приходится выравнивать. Обычно это делают с помощью абразивного точильного круга, вращая вал на токарном станке и подводя к нему сбоку электроточило.

Молодые кубинские рационализаторы используют другой метод. Резиновый вал замораживают в течение 4

6 часов в ящике, набитом сухим льдо (если использовать более холодны сжиженные газы, время заморажива ния сократится). Когда резина становищ ся твердой, как металл, вал быстро обтачивают на токарном станке резцо особой формы. Работа ведется на самых высоких оборотах, за один проход чтобы резина не успела оттаять. Метод значительно ускоряет работу, экономит энергию. Удобно и то, что вместо резиновой пыли, загрязняющей станок и весь цех, с вала снимается резиновая стружка, которую нетрудно убрать.

ЛЕЗВИЕ ИЗ СТЕКЛА

Металл, охлажденный со скоростью примерно в миллион градусов за секунду, приобретает аморфную структуру. А с нею — и свойства, делающие его близким родственником стекла. Эти свойства фактически еще исследуются во многих лабораториях мира. В частности, ученым Института электрофизики в Братиславе удалось получить ленту из металлического стекла с рекордной толщиной — всего 0,05 миллиметра. Ее чрезвычайная прочность и коррозионная стойкость подсказали специалистам немало областей применения. В том числе и несколько неожиданный вариант: оказалось, что сверхтонкая лента может стать идеальны^ материалом для изготовления лезвии безопасных бритв, которыми можнс будет бриться более 50 раз.

1 ЕСЛИ НАЛИТЬ f, ^ РТУТЬ

Современные радиотелескопы чутко ловят сигналы, долетающие от самых далеких звезд. Но так уж устроен чепо, ек, что ему надо не только слышать, но и видеть. Возможность взглянуть на звезды и их окружение очень важна для познания законов развития Вселенной. Теоретически она есть: с помощью оптического телескопа с зеркалом диаметром в 30 метров можно было бы увидеть и сфотографировать объекты, свет от которых идет к нам более 10 миллиардов лет!

Но как такое зеркало изготовить? Даже при отливке и обработке сплошных зеркал из стекла диаметром 6–7 метров возникают такие трудности, что об увеличении размеров думать не приходится. Впрочем, так ли уж необходимо зеркала отливать? Ведь их можно и… наливать.

В проекте, который разработали ученые, на вращающийся бетонный или стальной стол с загнутыми краями как раз и предлагается налить ртуть. Растекаясь по «сковородке», она при заданной скорости вращения образует идеально ровную поверхность с требуемым радиусом кривизны. А для того чтобы исключить вредные испарения, Ртутное зеркало достаточно будет "°^Рыть тонким слоем глицерина.

По мнению ученых, таким способом ^°^"° построить телескоп с зеркалом ^метром в 33 метра. Он позволил бы ^Деть планетные системы даже у °^д из других галактик. Правда, за^^^"еть их на фотопленке будет не"^° — вращаясь вместе с Землей, скоп быстро потеряет объект из ^ными словами, световой сигнал

будет удерживаться на бго зеркале лишь в течение ничтожных долей секунды. Но современная техника позволяет решить и эту проблему. Созданные недавно фотоэлектрические приемники могут накапливать такие сигналы в памяти ЭВМ. Эти отдельные, едва различимые сигналы, суммированные вместе, и дадут изображение.

МАЛЕНЬКИЕ ХИТРОСТИ

На самых разных предприятиях на смену стальным все чаще приходят стойкие к агрессивным средам пластмассовые трубопроводы. Для соединения их отдельных секций, как и прежде, применяются резьбовые муфты. Но чем затянуть стык? Стальной гаечный ключ может легко сорвать резьбу. А специальный, динамометрический — слишком сложен и дорог. Специалисты Пражского института технологии и экономики машиностроения нашли выход из положения, предложив и гаечные ключи делать из пластмассы. У этих ключей есть маленькая хитрость: их губки рассчитаны на определенную силу затяжки. Превысить ее невозможно — ключ просто проскользнет. Новый инструмент удобен в эксплуатации, он легче стального в 40 раз.

"ВСПЫШКА" ДЛЯ СВАРЩИКА

Надевая защитный щиток, сварщики практически перестают видеть место стыка. Поэтому многие из них, чтобы попасть в него электродом, на мгновение все-таки выглядывают из-под забрала. И в итоге принимают первую вспышку дуги незащищенными глазами. Решить эту проблему пытались с помощью специальных шлемов, у которых электронное устройство регулирует прозрачность защитного стекла в зависимости от яркости света. Но конструкция таких шлемов оказалась слишком сложной и дорогой. Поэтому специалисты предложили оснастить защитные щитки сильной' лампой — своего рода «фотовспышкой». Она загорается лишь на те мгновения, которые нужны сварщику, чтобы увидеть стык и коснуться металла электродом.

БЕТОН С БАКТЕРИЯМИ

Говорят, что для кладки белокаменных церквей русские мастера использовали раствор, замешенный на яичных белках. Церкви стоят и ныне. И сейчас в бетон вводят разные добавки для предотвращения преждевременного схватывания или расслоения во время транспортировки, для повышения прочности и пластичности. В основном это

минеральные добавки, реже__п мерные. Естественно, чем больше бавок, тем дороже бетон, и при ^ массовом производстве вряд ли к отважится добавлять в раствор яичный белок. А почему, собственно яичный? Существует совсем дешевый белок, дешевле полимерной и иной минеральной добавки. В бактериальных биомассах содержится до 60 процентов белка. Специально выращивать «бетонные» бактерии не нужно. Годится биомасса, что идет на корм скоту. "Кормов не хватит, если их вкладывать в бетон", — может возразить читатель. Но на тонну бетона нужно всего два килограмма биомассы.

Исследования, проведенные в НИИ бетона и железобетона и во ВНИИ биосинтеза белковых веществ, пoкaз^ ли, что при введении биомассы прочность бетона повышается почти на 15 процентов, а цемента идет на несколько килограммов меньше, так что расходы на биомассу покрываются.

ПРУЖИННЫЙ…

АВТОМОБИЛЬ

Автомобили, работающие на улицах городов, давно вызывают нарекания: и воздух они загрязняют, и шум создают непомерный, и горючее расходуй неэкономно. Особенно много претензий к автобусу: как и все автомобили, он оплачивает задержки у светофором напряженной работой двигателячтобы стронуться с места. На этих режимах особенно велики затраты топлива и выбросы выхлопных газов. А м"° бус множит их еще и на остановка i дистанция между которыми нереД не превышает 300 метров.

специалисты подсчитали: непосредецно на движение городской авто(, г использует около половины

^ выделяемой сгорающим топливом. детальная же тратится впустую и даже приносит вред — переходит в тепло на ^лодках тормозов. Отсюда и возника заманчивая идея: запасать кинети^скую энергию, высвобождающуюся (ей торможении, и использовать ее для страгивания и разгона машины. Как это Дожно сделать? Например, с помощью маховика.

Маховик — это колесо с массивным ободом, вращающееся на оси. Само определение несколько устарело. Но оно позволяет понять «классические» принципы накопления энергии; ее запас будет тем больше, чем выше скорость вращения маховика, больше радиус и масса обода.

Есть и другие способы увеличить емкость таких аккумуляторов энергии. Например, предложено сделать маховик… из резины.

Если резиновый диск раскрутить, то он будет запасать энергию как обычный маховик из монолитного материала. Но одновременно каждая частица диска будет стремиться удалиться от оси вращения. Иными словами, диск начнет растягиваться, увеличиваясь в диаметре, и запасать энергию в самом материале, как резина. Дополнительный «заряд» энергии даст и выросший диаметр. А в сумме емкость такого аккумулятора будет вдвое больше, чем у обычного.

Сегодня уже существуют стальные маховики, способные при весе в 20 килограммов накопить и вернуть кинетическую энергию полностью загруженного городского автобуса. А суперма" овики, свитые из высокопрочных во""кон, решают эту задачу при собственном весе 5-10 килограммов. Сде"^ попытки применить маховики и на ^здах метро, где они экономят до процентов энергии. Но все это, по ^ экспериментальные работы. Что

же сдерживает широкое применение маховиков? Оказывается, привод.

Колеса автобуса не свяжешь с маховиком напрямую и даже через обычную коробку передач — это сразу бы кончилось поломкой. Судите сами: когда автобус трогается с места, его колеса должны вращаться медленно, а маховик в это время вращается с максимальным числом оборотов. К концу же разгона колеса должны крутиться вовсю, а маховик, отдав энергию, едва вращается.

Словом, чтобы устранить это противоречие в режимах работы, нужен бесступенчатый привод. А он, как правило, не только дорог и сложен, но и тяжел. Например, маховик для поезда метро должен весить 250 килограммов, а бесступенчатый электропривод — в виде генератора, вырабатывающего ток, и моторов, питающихся от него, — будет иметь вес более 2 тонн.

Проблема умерла бы сама собой, если бы удалось создать накопители энергии с так называемой «мягкой» характеристикой. Прототип такого устройства всем нам хорошо известен: это часовая пружина. Но она, к сожалению, запасает на единицу массы в тысячи раз меньше энергии, чем маховик или электроаккумулятор. Лишь недавно удалось найти емкость пружинного накопителя, его надо… вращать.

Специалисты заметили: пружина взрывателя пушечного снаряда становится намного сильнее во время его полета, когда он делает до 20 тысяч оборотов в минуту. Дело в том, что и здесь при вращении витки пружины отбрасываются от центра с большой силой. Причем на больших скоростях она намного превосходит силы упругости самой пружины.

Отсюда и родился замысел: изготовить пружину по размерам махоцика, вставить в него, как в корпус, и вращать с обычными для маховиков скоростями. Расчеты показывали, что такая пружина при заводе накопит в тысячи раз больше энергии, чем неподвижная.

272

273

И одновременно будет играть роль бесступенчатого привода, который так необходим маховикам.

Несмотря на кажущуюся фантастичность замысла, он теоретически обоснован. Разработан и построен экспериментальный «пружинный» маховик. А затем и действующая модель аккумулятора энергии для городских автобусов, которая сочетает емкость супермаховика с «мягкостью» часовой пружины. Теперь дело за его испытаниями.

РАБОТАЕТ ВОЗДУХ

Ученые Московского автомеханического института успешно провели испытания устройства, позволяющего увеличивать мощность автомобильного двигателя.

…Ныне сотни миллионов автомобилей мчатся по дорогам планеты. От их «нашествия» на улицах городов и на шоссейных дорогах с каждым годом становится все теснее. Резко повышать скорости движения автомашин затруднительно. Поэтому, считают специалисты, создавать новые модели двигателей повышенной мощности нет необходимости. А уж если предоставляется возможность прокатиться "с ветерком", то лучше воспользоваться средствами наддува воздуха, позволяющими форсировать процесс сгорания топлива, и тем самым почти на треть увеличить мощность двигателя.

Каким путем можно осуществлять наддув?

Это техническое решение можно реализовать двумя способами. С помощью турбокомпрессора или ротационного насоса. Турбокомпрессор, работающий на энергии выхлопных

газов, содержит две крыльчатки миниатюрные турбинки. Одна из ~~ получая вращение от струи газов п ^ водит в движение вторую, закачив^ щую в цилиндры двигателя возд^ Ротационный насос имеет набор л^ ток и приводится в движение от раб чего вала двигателя.

Сравнительные испытания этих двух средств наддува показали важные npL имущества ротационного насоса. Он компактен и может запускаться в работу по желанию водителя автомашины. Его работа не тормозит струю выхлопных газов и тем самым не влияет на ход двигателя.

В отечественном транспорте широко используется наддув воздуха в дизельных двигателях грузовых машин. Массовое применение наддува дает значительный экономический эффект.

Накопленный опыт по применению наддува позволяет использовать его и в карбюраторных бензиновых двигателях. Это откроет путь к периодическому повышению мощности двигателя в дорожных условиях.

Ученые автомеханического института ведут исследования по повышению мощности двигателей совместно со специалистами автозавода имени Ленинского комсомола.

ВОЛНА ВМЕСТО КОЛЕСА

Колесо в технике — самый распространенный тип движителя, то есть устройства, которое осуществляет само движение (у автомобиля движитель ~~ колесо, у самолета — винт, у рыбы — плавники и хвост). Сотрудники Сибирского автомобильно-дорожного

^а имени В. В. Куйбышева предложи

создать для перевозки крупных и ^желых грузов транспортное средство необычным движителем: вместо коgca или тракторной гусеницы испольygi-ся волнообразное движение «подошвы». Эта «подошва» представляет собой опорно-несущую оболочку, прикрепленную к корпусу платформы. ^ежду корпусом и оболочкой находится герметичная полость, которая заполнена сжатым воздухом. Давление воздуха должно быть достаточным, чтобы поднять платформу вместе с грузом.

Движение происходит за счет того, что опорная оболочка — «подошва» совершает волнообразные движения. Система специальных насосов откачивает воздух из одного участка оболочки и накачивает его на другом участке. Этот процесс происходит в таком порядке, что на поверхности оболочки, соприкасающейся с землей, создается бегущая волна. Благодаря волнообразному движению корпус с грузом перемещается по поверхности земли. Действующая модель устройства показала, что при большой грузоподъемности оно создает очень малое давление на грунт. Его можно будет использовать на плохих дорогах в труднодоступных местах.

1 ПОРШНИ ^ МОГУТ ОТДОХНУТЬ

Автомобили работают с полной на" РУзкой лишь незначительное время ^"да взбираются в гору или, к примеРУ, идут на обгон. В остальное же время ^еи мощности двигателя и не требуется. Как уменьшить ее наиболее экономичным образом? В поисках ответа на

этот вопрос специалисты провели эксперимент: установили на грузовике четырехцилиндровый мотор, у которого попеременно могут отключаться то два крайних, то два средних цилиндра. Этим процессом управляет мини-ЭВМ. Ее датчики реагируют на уменьшение нагрузки и отключают в нужный момент свечи и подачу бензина в камеры сгорания. В итоге экономия топлива на отдельных участках дороги составила 60 процентов, а в среднем — около двадцати.

АВТОМОБИЛЬ УЧИТСЯ У КРАБА

Уже сейчас конструкторы разрабатывают перспективные модели легковых машин, которые появятся, быть может, лишь к концу века. Одна из новинок — автомобиль, который, словно краб, может медленно ехать… вбок. Все четыре его колеса будут поворачиваться под прямым углом к продольной оси машины. Понятно, что на такое усложнение автостроители идут не от хорошей жизни — машин на городских улицах становится все больше, а поставить автомобиль у тротуара все сложнее. Впрочем, специалисты считают, что система управления всеми четырьмя колесами позволит, сохраняя устойчивость на больших скоростях, обеспечить хорошую маневренность на малых.

ЖЕСТЬ В ПЛАСТМАССЕ

Тончайшие стальные листы, «одетые» в пластмассу, начали изготовлять для автомобильной промышленности. Новая «пластмассожесть» состоит из двух слоев пластмассы, каждый толщиной 0,6 миллиметра, нанесенных с обеих сторон на жесть толщиной всего лишь 0,2 миллиметра. Прочность этого материала соответствует прочности стального листа, применяемого в автомобилестроении, а вес его в два раза меньше.

Еще недавно у владельцев мопедов было серьезное преимущество: они могли передвигаться и с помощью мотора, и с помощью собственных мускулов. Теперь же к ним присоединяются и некоторые автолюбители: английские конструкторы создали легкую машину с двойным приводом. Нажимая на педали, ее владелец может в любой момент помочь слабенькому мотору или вовсе выключить его. При этом ножной привод обеспечивает скорость до 30 километров в час.

СНОВА ВЕЛОСИПЕД

Велосипедисты избавились от тряски на неровной дороге благодаря появлению надувных шин. А теперь от этих шин собираются отказаться из-за дру. гого изобретения — колеса-амортизатора. От его обода с жесткой резиновой покрышкой к втулке идут специальные пружинные спицы. Они устроены таким образом, что позволяют втулке упруго колебаться только в вертикальной плоскости. Новое колесо несколько тяжелее обычного. Но зато его не нужно накачивать. И оно не лопнет, наехав на острый гвоздь.

ВЕЛОСИПЕД СТАНОВИТСЯ ЛЕГЧЕ

Вопреки призыву "Не изобретать велосипед!" конструкторы не оставляют попыток улучшить это массовое средство передвижения. На этот раз модернизация коснулась, пожалуй, самой консервативной его части цепи. Заменив ее металлические звенья на пластиковый ремень с зубцами внутрь, специалисты убили сразу ДВУ" зайцев: избавили велосипедистов от постоянной угрозы испачкать одежДУ о промасленную цепь и заметно снизили вес всей машины. Правда, пластиковый ремень потребовал сделать пластмассовыми и звездочки.

1 ВОКРУГ СВЕТА БЕЗ ПОСАДКИ

Сверхлегкие самолеты создают в основном конструкторы-любители. Но, как считают специалисты, именно эти машины, а не современные реактивные лайнеры открывают путь к осуществлению заветной мечты — беспосадочному перелету вокруг земного шара. Для этого уже разработан самолет. Его конструкторы постарались добиться максимальной подъемной силы при минимальном весе и лобовом сопротивлении. Для этого у самолета узкое и длинное крыло: его размах 33 метра. А фюзеляж сделан из легчайших композиционных материалов. В итоге весь самолет получился в четыре раза легче, чем горючее, которое он может взять на борт. Два винтовых двигателя, расположенных с обоих концов фюзеляжа, способны обеспечить наиболее экономичную скорость полета-120 километров в час. Понятно, что путешествие с такой скоростью займет около двух недель.

ЕСЛИ ИДЕЮ ПОМНОЖИТЬ НА ИДЕЮ

Конструкторы западногерманского ^° «Цеппелин» попытались объединить ° одном аппарате достоинства дири^оля, самолета и вертолета. У него ^^дный алюминиевый корпус и ма^^ие крылья с четырьмя газотур

бинными двигателями. Но в полете их достаточно для создания необходимой подъемной силы, потому что верхняя часть корпуса заполнена, как у дирижабля, гелием — он компенсирует часть веса. Взлетает же аппарат, как вертолет, с помощью четырех вертикальных винтов. По расчетам, этот гибрид сможет брать на борт 75 тонн различных грузов и транспортировать их со скоростью до 300 километров в час. При его создании было использовано большое количество стандартных узлов самолетов и вертолетов.

БОРЬБА С ОБЛЕДЕНЕНИЕМ

Безотказные высокоэффективные системы для борьбы с обледенением имеют жизненно важное значение не только для авиации. Поскольку универсальных систем изобрести пока не удается, поиск оптимального решения проблемы не прекращается.

Удачным решением сейчас можно считать изобретение, сделанное в научно-исследовательском институте приборостроения: электроимпульсная противообледенительная система — ЭИПОС. Действие ЭИПОС основано на принципиально новой технологии очистки поверхностей с помощью электромагнитного поля.

На элементы конструкции воздействуют импульсным электромагнитным полем. Оно вызывает импульсные напряжения как в самой конструкции, так и в наледи или прилипших к ней отложениях. Эти напряжения нарушают связь между защищаемыми деталями и налипшим слоем, который в результате отстает,

Система ЭИПОС позволяет быстро и эффективно удалять лед и любые технологические загрязнения из сыпучих сухих веществ с тонкостенных металлических конструкций, например: снимать лед с поверхности самолета, судна, зеркала крупной параболической антенны, отделять примерзшие и прилипшие остатки сыпучих грузов от стенок бункеров и железнодорожных вагонов, очищать от химических и фармацевтических веществ, пищевых продуктов, комбикормов, сухих моющих средств различное технологическое оборудование.

Технология ЭИПОС предусматривает бесконтактное дистанционное управление и исключает какую-либо деформацию обрабатываемой конструкции, вызывающую износ или повреждение объекта.

КРАН НА ВОЗДУШНОМ ШАРЕ

Вертолетом в строительно-монтажном деле сейчас никого не удивишь. Легко маневрируя в воздухе, он точно в назначенное место опускает многотонное стальное кольцо или опору ЛЭП. Но вертолетное время сравнительно дорого, и воздушный монтаж используется в исключительных случаях, например, в непроходимой тайге, в горах или когда до верха сооружения с земли не дотянешься. Монтаж аэростатом обходится много дешевле, но громоздкий воздушный шар медлителен и неповоротлив. В этом отношении он уступает не только вертолету, но и наземным подъемным механизмам. Например, автомобильный кран свободно перемещается по строительной площадке, а остановившись, тоже не

ет свободы, поскольку его стрела вращается на поворотном круге. Зато у автокрана "руки коротки".

Строитель из Обнинска, кандидат технических наук А. Бровцин, попытался соединить земное и воздушное устройства, объединив их преимущества и устранив недостатки. У аэромобильного гибрида наземная часть — как у автомобильного крана, а стрела подвешена к воздушному шару. Сам же шар соединен с автомобилем тросами, намотанными на барабаны лебедок, так что его можно вместе со стрелой поднять хоть на полкилометра. При вращении поворотного круга на автомобиле будет поворачиваться и шар со стрелой. Появляется и новое качество, не присущее ни автокрану, ни аэростату. По тросам, привязывающим воздушный шар к автомобилю, можно пустить огражденную платформу — получится грузо-пассажирский лифт и удобные подмостки для выполнения разных строительных работ.

ВВЕРХ ПО СТОЛБУ

На ВДНХ СССР демонстрировался1 столболаз, созданный коллективом кафедры машиноведения Каунасского политехнического института.

Рама столболаза несет на себе привод велосипедного типа для передвижения, натяжной механизм для сцепления ведущих катков с поверхностью опоры, регулируемое сиденье. Колеса на пневматических шинах служат для передвижения по дороге.

На этом «велосипеде» можно подниматься по цилиндрическим и коническим опорам из стали, бетона и дерева во все времена года и при любых

годных условиях. Скорость подъема и спуска — в пределах трех-пяти метров в минуту. Случайное скольжение столболаза принципиально исключено конструкцией.

ЭСКАЛАТОР ИЗГИБАЕТСЯ

До сих пор самодвижущиеся лестницы в метро и общественных зданиях делались только прямыми. Это нередко заставляло пробивать под землей дополнительные переходы. Чтобы покончить с этим ограничением, японские конструкторы обратились к полимерным материалам. Их податливость на различных стыках и стала тем ключом, который открыл путь к созданию криволинейных эскалаторов.

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ БУДУЩЕГО

Мчавшийся со скоростью почти двести километров в час поезд начал экстренное торможение. Собравшиеся на испытаниях ученые ждали — где остановится многотонный состав? Но до конца тормозного пути еще было далеко, когда всем стало ясно — тормоза явно не выдерживали нагрузки…

Впрочем, аварии не произошло, потому что на самом-то деле не было ни поезда, ни рельсов, ни колес — испытания проходили в лаборатории.

вительно другое — не было и… тормозов. Но что же позволило ученым так реально представить ситуацию?

Перед конструкторами всегда возникает дилемма: с одной стороны, автомобили и поезда должны быстро ездить, а с другой — вовремя останавливаться. Примирить эти противоречивые требования могут лишь хорошие тормоза. Но…

Сейчас тормоза не столько проектируют, сколько подбирают методом проб и ошибок. Проще говоря, берут уже известные системы и приспосабливают на новые машины. И то, что тормоза не подходят, порой становится ясно уже на ходовых испытаниях, а то и в процессе эксплуатации…

Результаты работ ученых ИМАШа кажутся невероятными. Исследователи буквально заглядывают в будущее — по чертежу они могут не только сказать, какой тормозной путь будет у машины и локомотива, но даже и определить, на каком километре пути тормоза откажут. С трудом верилось, что два маленьких вращающихся колечка, которые в лаборатории прижимает друг к другу небольшая машина, дают такую исчерпывающую информацию.

Всегда считалось: процесс торможения смоделировать невозможно, слишком уж много факторов пришлось бы учесть для создания точной модели.

Ученые ИМАШа первыми выдвинули смелую гипотезу и подтвердили ее правоту оригинальными исследованиями. Оказалось, что любые изменения в конструкции тормозов, в нагрузках, в материале, во внешних условиях однозначно связаны только с одним фактором — максимальной температурой на поверхности контакта, к примеру, колодки и барабана. А эту температуру необязательно измерять, выводя поезда на полигоны или гоняя реальные конструкции тормозов на громоздких испытательных стендах. Достаточно

измерить ее на маленьких образцах, ввести в уравнения и по секундам и минутам рассчитать на ЭВМ работу тормозов. Иными словами, перекинуть мостик от материала к конструкции. Что же это дает на деле?

Огромную экономию средств и времени. Не выходя из лаборатории, ученые определили, что предложенная конструкция несовершенна. ЭВМ рассчитала, что на большой скорости традиционные вагонные тормоза- колодки, прижимающиеся к ободу колеса, — не годятся. Они разрушают друг друга.

Уникальная, не имеющая аналогов за рубежом методика ученых ИМАШа позволяет выбрать и оптимальную конструкцию, и материал. По ней уже созданы тормоза для скоростного экспресса Москва — Ленинград "Русская тройка", подобраны фрикционные пары для новых сверхтяжелых грузовиков Минского автомобильного завода. Причем по сравнению с традиционным способом удалось сэкономить тонны дефицитного материала. Но работа на этом не закончилась. В недалеком будущем компьютеры будут проектировать машины и механизмы. Уже сейчас такие автоматизированные системы — САПР начинают вторгаться в технику. Компьютеры, которые сами смогут разрабатывать тормоза для новых машин, станут одной из их частей. И сейчас ученые составляют программы, накапливают банк данных — испытывают все фрикционные материалы, от традиционных до вновь созданных.

ТРАНСПОРТ БУДУЩЕГО

В сборниках научной фантастики нередко можно увидеть рисунки, изображающие будущее нашей планеты. На них, как правило, мчащиеся над землей по эстакадам, похожие на ракеты причудливые поезда, на автострадах и улицах городов — потоки ультрамодных автомобилей, по морям и рекам бегут суда на подводных крыльях и на воздушной подушке, а небо исчерчено следами сверхзвуковых самолетов…

Но хочется верить, что картина будет совсем не такой. Грядущие поколения людей вернут Земле ее первозданную красоту и чистоту. Улицы городов окажутся всецело во власти пешеходов, исчезнут облака выхлопных газов автомобилей, коренным образом удастся усовершенствовать все виды транспорта, которые в полной мере сумеют удовлетворить постоянно возрастающие потребности в перевозках грузов, людей, не угрожая при этом погубить окружающую среду.

В решении этой очень важной проблемы особое место должны занять подземные трубопроводные магистрали. По их высокоразвитой сети будут перемещаться огромные количества не только газа и нефти, как сейчас, но также и угля, строительных материалов, различных химических продуктов, сырья и полуфабрикатов.

ДЕНЬ СЕГОДНЯШНИЙ

Наверное, лет пятьдесят назад даже инженеру утверждение, что в сравнительно недалеком будущем большая часть нефти и газа станет

ся" по трубам, показалось бы фантастикой. А сегодня это уже никого не удивляющая реальность. Общая протяженность магистральных газопроводов в Советском Союзе превысила 160 тысяч километров — в четыре с лишним раза больше длины экватора; десятками тысяч километров измеряется длина нефте- и продуктопроводов. У нас сооружаются газовые магистрали протяженностью почти в 4 тысячи километров из труб диаметром 1420 миллиметров, с рабочим давлением 75 атмосфер, Среди них построенная меньше чем за два года магистраль века: газопровод Уренгой — Помары Ужгород, по которому газ из Западной Сибири поступает в страны социалистического содружества, в Австрию, ФРГ, Францию, Италию.

Ни одна отрасль нашей индустрии не знала столь высоких темпов развития, как газовая. По сравнению с довоенным уровнем добыча газа в СССР увеличилась более чем в 200 раз. Для скоростного строительства трубопроводов создана специальная техника, резко улучшаются технико-экономические параметры транспортировки газа. Все это результат напряженного труда.

Резервы повышения эффективности трубопроводов далеко не исчерпаны, технический прогресс в этой отрасли транспорта продолжается. Так, относительно недавно родились идеи расширения сферы применения трубопроводов. Речь идет о создании магистралей, по которым можно было бы транспортировать различные твердые и сы" учие грузы.

Уже первые работы в области создания новых видов транспорта дали впечатляющие результаты, подтвердили их перспективность для нашей экономики.

ПОЕЗДА ВНУТРИ ТРУБ

Идея перемещать материалы по тру°^ с помощью потоков воздуха нашла "Р^енение в различных отраслях

родного хозяйства. Пневмотранспорт используется, например, на погрузке и разгрузке зерна, муки, цемента и других сыпучих грузов. В устройствах, используемых для этих целей, материалы перемещаются в струе сжатого воздуха.

Однако, как явствует из заголовка этой главы, речь идет о других системах. Более двухсот лет назад была изобретена пневмопочта устройство для перемещения по трубам с помощью избыточного давления воздуха сравнительно небольших капсул с документами, книгами, газетами, почтовой корреспонденцией.

Новую жизнь старая идея пневмопочты обрела благодаря пионерским работам коллективов ученых и инженеров, возглавляемых А. Александровым, Ю. Цимблером, П. Ковановым. Они впервые предложили применить энергию сжатого воздуха в системах трубопроводного контейнерного транспорта для перемещения очень больших — массой до нескольких тонн — «капсул». Такие магистрали могут прокладываться под землей и над землей — на эстакадах, по дну озер и рек.

Для чего же нужны такие системы, каковы сферы их применения?

Ныне огромное количество сыпучих грузов из карьеров к местам потребления доставляет автомобильный транспорт. Только нерудных строительных материалов машины ежегодно перевозят более полутора миллиардов тонн. На эти цели затрачивается труд сотен тысяч людей, расходуется много топлива.

Особую остроту приобрела проблема удаления все возрастающих масс бытовых отходов из крупных городов. Например, из Москвы за год к местам уничтожения или утилизации вывозится более семи миллионов кубометров отходов. Нынешние методы их удаления не всегда удовлетворяют высоким санитарно-гигиеническим требованиям жизни населения и защиты окружающей среды.

Эффективно решить эти, а также многие другие проблемы и призван пневмоконтейнерный транспорт.

…Представьте, что по трубам большого диаметра, скажем 1020 или 1220 миллиметров, бегут со скоростью 40–50 километров в час поезда с песком, гравием, рудой, различными материалами, полуфабрикатами, а если нужно, то и с комплектующими деталями. Скорость вроде и невелика, но нельзя забывать, что пневмоконтейнерный вид транспорта — непрерывный, без простоев, многократных перегрузок; его работа не зависит от погоды. Следовательно, груз будет доставлен потребителям быстро, а главное без потерь.

Поезда формируются из контейнеров, впереди и позади которых находятся пневмовозы. На них устанавливают уплотнения, которые почти полностью перекрывают в поперечном сечении пространство между стенкой трубопровода и конструктивными элементами пневмовоза; при этом поддерживается минимальный зазор, чтобы исключить износ периферийной части манжет.

Двигается контейнерный поезд благодаря потоку воздуха, создаваемому специальными агрегатами (ими могут быть турбовоздуходувки, центробежные нагнетатели, компрессоры, вакуумные насосы). Энергия воздуха расходуется на преодоление сил трения и инерционных сил. Существенно, что перепад давления воздуха на участках трубопровода до и после пневмовоза небольшой. Так, для движения контейнеров с грузом общей массой 65 тонн по горизонтальному участку трубопровода диаметром 1220 миллиметров достаточно создать перепад давления примерно в 0,15 атмосферы, а на подъеме 3 градуса — 0,45 атмосферы.

Контейнеры соединяются между собой и с пневмовозами специальными сцепками, которые позволяют разгрузить контейнеры от динамических сил при торможении и разгоне и облегчают

прохождение состава по криволине^ ным участкам трассы.

Чтобы во время движения выдержи. валась необходимая ориентация кон' тейнеров и пневмовозов, применяют' например, шарнирную подвеску их на колесных тележках, при этом цент масс располагается ниже геометриче^ ской оси подвески.

Транспортные магистрали для перевозки больших масс сыпучих грузов бытовых отходов и грузов в таре выпол^ няют из стальных труб большого диаметра. Возможно использование и железобетонных труб.

В системах внутризаводского транспорта для перемещения относительно мелких и легких грузов годятся стеклянные, пластмассовые, стеклопластиковые трубы и трубы из тонколистового металла; диаметр их зависит от расчетной пропускной способности системы и размеров груза. Для таких систем источниками воздуха могут быть, например, вентиляторы, аккумуляторы сжатого воздуха,

Воздуходувные аппараты устанавливают и на головных станциях, и непосредственно на трассе трубопровода. При этом число агрегатов и расстояние между ними выбирают такими, чтобы гарантировать непрерывное движение составов.

Показатели экономичности трубопроводных контейнерных систем зависят главным образом от расхода воздуха на перемещение составов. В свою очередь, этот расход зависит от требуемой скорости перемещения составов, площади поперечного сечения трубопровода и величины неизбежных потерь воздуха из-за его перетоков через зазоры уплотнительных устройств.

Погрузочные станции автоматизированной системы пневмотранспорта для перевозки сыпучих грузов состоят из камер приема-запуска, камер погрузки, бункеров с дозаторами. При необходимости на этих погрузочных станциях устанавливают устройства, с по" мощью которых подготавливают груз

я перевозки в контейнерах, например прессы для брикетирования бытовых отходов.

^а разгрузочных станциях имеются ^амеры приема-запуска, камеры разрузки, смонтированные на эстакаде, приемные бункера.

Все операции — транспортные, а также загрузки и разгрузки контейнеQOB — выполняются автоматически. Контроль за системой ведут с центрального диспетчерского пульта. На его мнемосхеме отображается информация о движении составов, работе механизмов погрузочных, разгрузочных и воздуходувных станций, а также о возможных нарушениях режима работы узлов и элементов системы.

ИДЕИ РЕАЛИЗУЮТСЯ

Первая промышленная трубопроводная транспортная система была построена в Грузии в 1971 году и получила название «ЛилЬ-1». Эта система предназначена для перевозки щебня на расстояние 2,2 км. В трубе состав с грузом 25 т движется со скоростью 45 км в час. Вся система полностью автоматизирована и управляется всего лишь одним человеком. В Грузии была построена и вторая аналогичная система ("Лило2") — самая крупная в мире. Ее протяженность около 40 км, диаметр труб-1220 мм, производительность — 2 млн. т в год. По сравнению с автомобильным транспортом себестоимость доставки груза по трубопроводу в 2 раза, а эксплуатационные издержки в 3 раза меньше. Для обслуживания трубопроводной системы требуется около 60 человек, а автотранспортной системы той же производительности -1380.

Спрос на пневмоконтейнерные системы у нас чрезвычайно велик. Ныне ^ строительство предусматривается ^ проектах многих новых заводов и территориально-производственных комплексов. Всесоюзное промышленное Объединение «Союзтранспрогресс»

ввело в эксплуатацию в городе Горьком пневмоконтейнерную систему, подающую песок с берега Волги на завод железобетонных изделий. По проекту СКБ «Транспрогресс» в Тульской области для доставки щебня от карьера Берники до асфальтобетонного завода и железнодорожной станции сооружен трубопровод. Производительность этой системы — 300 тыс. т груза в год; протяженность трассы — 2,4 км.

Нет возможности перечислить даже все проектируемые системы грузового трубопроводного пневмотранспорта. Среди наиболее интересных назовем предназначенные для санитарной очистки в Москве, Ленинграде и Баку. В 1983 году в Ленинграде начала действовать первая в мире опытная система трубопроводного контейнерного транспорта для удаления бытовых отходов; ее протяженность-12 км. Когда завершится строительство системы из двух трубопроводов диаметром 1 220 мм, она будет ежегодно транспортировать 500 тысяч кубометров бытовых отходов на мусороперерабатывающий завод.

Приоритет в создании нового вида транспорта принадлежит СССР. Изобретения наших ученых и специалистов запатентованы в США, Англии, Японии, ФРГ, Канаде, Италии и других странах. Фирмы Японии закупили лицензию и по проектам СКБ «Транспрогресс» уже построили первые пневмоконтейнерные системы. Проектируются также системы для транспортировки бытовых отходов в Токио, для перевозки сыпучих материалов — цемента, гравия и др.

ТУРБОТРАНС

Так назван еще один вид непрерывного транспорта — конвейерные поезда с турбинным приводом.

В приводе системы использованы только два элемента турбины — сопла и рабочие лопатки. Сопла размещены на тяговых станциях, а рабочие лопатки — на силовой раме подвижного

става. Из сопла струя воды направляется на рабочие лопатки, что и заставляет состав из вагонеток на колесах перемещаться по проложенным путям. Сейчас авторы этого прогрессивного вида транспорта ведут поиски прочных и износостойких полимерных материалов, которые позволили бы вообще отказаться от колес и перемещать вагонетки-контейнеры по специальным направляющим из пластика.

После детальных исследований и расчетов на Раменском горно-обогатительном комбинате (Московская область) гюстроена первая в стране опытная кольцевая система «Турбо-7», по которой транспортируется песок из карьеров; длина пути — 2 км. Подвижной состав состоит из 370 вагонеток, его общая длина около 600 м; максимальная грузоподъемность — 250 т. Имеются две тяговые станции, на которых установлены насосы, подающие в сопла воду под давлением 3–4 атм.

Системы турботранса весьма эффективны, поскольку позволяют уменьшить потребность в автомобильном транспорте и, стало быть, сократить расход моторного топлива. Особенно целесообразно эксплуатировать их на крупных стройках, например при сооружении ГЭС, где приходится перемещать огромные количества грунта и бетона, а также других материалов. При помощи систем турботранса, скажем, плотины можно возводить за два-три года вместо обычных семидесяти лет.

УГОЛЬ — ПО ТРУБАМ

Во всем мире сейчас ведутся интенсивные работы, направленные на создание эффективных способов транспортировки каменного угля. Чрезвычайно актуальна эта задача и для нашей страны. Как известно, основные месторождения угля находятся на востоке СССР, а изрядная его часть нужна заводам и электростанциям Урала, Поволжья, Центра. Сибирские железнодорожные

магистрали уже сейчас работают пределе возможности, а между тем^ ближайшее десятилетие поток угля восточных районов в западные долже^ возрасти.

Исследования, проведенные в нашей стране и за рубежом, подтвердили высокую эффективность транспортировки угля по трубопроводам в виде пульпы — водоугольной смеси. Углепроводы отличаются большей пропускной способностью при незначительной численности обслуживающего персонала. Такие магистрали сооружаются в короткие сроки; они совершенно не загрязняют окружающую среду.

Суть способа заключается в том, что уголь в местах добычи размельчается до фракций с частицами, не превышающими в диаметре 2,5 мм; затем они смешиваются в примерно равной пропорции с водой и перегоняются по трубопроводам с помощью насосов.

Ныне в разных странах по трубопроводам транспортируется не только уголь, но и концентраты железных и некоторых других руд. В частности, построена и эксплуатируется трубопроводная система для транспортировки железорудного концентрата.

У нас в Кузбассе уголь доставляется по трубам на Беловскую ГРЭС и фабрику обогащения Западно-Сибирского металлургического комбината. Действует углепровод и на Норильском горно-металлургическом комбинате. В широких масштабах применяются трубопроводы для доставки в отвалы шлаков металлургических предприятий.

Уже ведется строительство опытнопромышленного трубопровода протяженностью 250 км для транспортировки угля из Кузбасса в Новосибирск. При диаметре труб 426 мм и рабочем дав' лении 100 атм производительность его составит миллионы тонн угля в год. В районе шахты будет сооружена и фабрика пульпоприготовления.

Углепровод этот считается опытнопромышленным, потому что, кроме своего основного назначения

^и угля из шахты Кузбасса на Новосибирскую ТЭЦ-5, на нем будут отрабатываться основные технологические решения, режимы эксплуатации, а так^е проверяться оборудование. Это позволит на базе полученных результатов приступить впоследствии к созданию систем для транспортировки больших объемов угля на Урал и в европейскую часть страны.

Оценочные расчеты эффективности транспортировки по углепроводам 60–70 млн. т кузнецкого угля в год в европейскую часть страны показывают, что капитальные затраты на создание магистрали будут примерно в 1,5 раза меньше, чем на строительство новой железной дороги либо на развитие и реконструкцию имеющихся дорог. К этому нужно прибавить огромную экономию металла, резкое-в 12 разсокращение численности обслуживающего персонала (по сравнению с эксплуатацией железной дороги для перевозки эквивалентного количества топлива).

Трубопроводный транспорт эффективен, конечно, не только для перевозки угля. Уже разрабатываются проекты и обсуждаются вопросы прокладки трубопроводов для доставки железорудного концентрата с Лебединского горно-обогатительного комбината на фабрику окомкования Оскольского электрометаллургического комбината, руды с горнорудных предприятий Кривбасса на металлургические заводы Приднепровья и Донецкой области, с Соколовско-Сарбайского горно-обогатительного комбината на Магнитогорский металлургический комбинат.

Эта статья названа "Транспорт будущего". Между тем большинство использованных в ней примеров — это Реальность сегодняшнего дня. Трубопроводы применяются уже так широко, что не считаться с этим при оценке современного экономического потенциала страны невозможно.

И все же это транспорт будущего. Ибо любое, даже самое мелкое воображение не способно представить, сколь широкий размах приобретут эти виды транспорта в грядущих столетиях. Наши потомки будут благодарны ученым и инженерам, смело экспериментирующим ныне в новой области техники, развивающим и совершенствующим высокоэффективную, принципиально новую технологию доставки грузов.

ШАГАЮЩИЙ… КОМБАЙН

Колесные и гусеничные машины хороши на равнине. А в Грузии сады, чайные плантации и виноградники расположены на горных склонах. У некоторых из них такая крутизна, что пройти по ним может лишь человек. Или… шагающий агрегат.

Создать шагающее шасси, на которое можно было бы навешивать самые разные сельхозорудия, — такую задачу поставили перед собой ученые Института механики машин Академии наук Грузинской ССР. А пока они построили экспериментальный агрегат, который между собой называют «мулом». У него впереди — две суставчатые ноги, а сзади, под креслом водителя, — два колеса. Выехав из гаража, «мул» неторопливо забирает ногами вбок и поворачивает почти на месте. А потом уверенно начинает топать по дорожке для испытаний.

— Пока он только учится ходить, — говорит "главный механик" необычного агрегата В. Маргвелашвили. — Конечно, природа предоставила нам массу шагающих примеров для подражания-от человека на двух ногах до

запасливой сороконожки. Но у человека или, скажем, собаки есть мозг. А мы с самого начала решили отказаться от бортовой ЭВМ.

Решение ученых понятно — машина для сельского хозяйства должна быть предельно простой и удобной в эксплуатации: завел — поехал, сломалась — починил. Но зачем ей вообще электронный мозг? Человеку он помогает сохранять равновесие, когда при ходьбе одна из двух ног переносится по воздуху. Зато собака может спокойно переставлять одну из ног — три остальные обеспечат устойчивость, А у машины, которую создают ученые, будет целых шесть ног. В чем же проблема?

— Если бы собака переставляла ноги по одной, она бы двигалась с черепашьей скоростью. На самом деле ноги у нее работают попарно. А наш шестиног будет шагать «трешками»: три ноги стоят, а три — переносятся по воздуху. Но дело не только в том, чтобы управлять походкой, — здесь мы обошлись простой механической схемой. В зависимости от рельефа местности машина должна точно сгибать и разгибать ноги.

По замыслу ученых, даже по очень неровной местности их вездеход должен нести свой корпус в горизонтальном положении-образно говоря, не расплескав воды из стоящего на нем стакана. Но как это сделать, если ноги машины — металлические рычаги, а мускулы — гидравлические цилиндры? Стоит ноге на очередном шаге перестать разгибаться до того, как ее опора коснется земли, — и машина завалится на этот бок. И наоборот, нога, распрямившаяся больше, чем нужно, вздыбит корпус вездехода.

— "Мулу" это не грозит, — успокоил "главный испытатель" и бессменный водитель М. Билашвили. — В подошвы его ног встроены концевые выключатели в виде выступающих стержней-кнопок. Стоит им коснуться земли, как тут же следует сигнал: "Стоп! Дальше ногу не опускать!" И нога замирает, например, на выступающей кочке. А в

расчете на впадины и канавы нога имее запас хода — разгибается до тех пор пока не достигнет дна. Больше тог^ ноги «мула» не только автоматически учитывают рельеф местности, но и следят друг за другом: пока первая не коснется почвы, вторая не начнет подниматься…

Отсюда и простота управления машиной, На ее пульте всего три кнопки с надписями: «Вперед», "Влево", «Вправо». Нужно лишь запустить мотор, чтобы ожили насосы гидросистемы, а затем нажать первую из них. Остальные проблемы шагания решат… сами ноги.

Пока у «мула» две ноги, оснащенные парой гидроцилиндров каждая. Первый, вертикальный, служит для подъема ног. А горизонтальные цилиндры тянут машину вперед с усилием до 450 килограммов. Это немало, если учесть, что на «муле» стоит скромный двигатель от мотороллера. А колеса служат лишь опорами.

— Можно считать, что давний спор между колесом и ногами с вашей помощью решается в пользу последних?

— Наоборот, мы решили примирить эти две идеи в новом виде транспортных средств — колесно-шагающих, — отвечает кандидат технических наук Б. Петриашвили. — Посмотрите на нашего «мула»: опоры его ног сделаны в виде подпятников. Представьте, что их заменили на диски с покрышками, которые крепятся шарнирно. Стоит их повернуть в вертикальное положение — они превратятся в колеса, которые вне конкуренции на шоссе. А вдоль чайных кустов, выстроившихся на крутом склоне, комбайну легче передвигаться на ногах…

ТРАКТОР С ПУГАЛОМ

В Чехословакии разработан специальный прибор, отпугивающий мелких полевых животных и птиц при различных сельскохозяйственных работах на полях. Прибор укрепляют впереди трактора на высоте 75 сантиметров над землей. С помощью световых и звуковых сигналов «пугало» отгоняет от работающих машин зайцев, фазанов и другую живность.

ной сто и шириной пятьдесят метров мощность рефрижераторов, охлаждающих лед, будет достигать пятисотшестисот киловатт — это всего один процент от мощности ходовой установки такого судна, совсем немного. А строит такое судно бригада из двадцати человек за три-четыре месяца. Изо льда можно строить не только корабли, но и морские буровые платформы, плавучие аэродромы.

Проект днепропетровских изобретателей столь же заманчив, сколь фантастичен. Авторы его — специалисты в области низких температур, и планы их пока воплощены в чертежах и расчетах. Было бы очень интересно попробовать построить если и не океанский лайнер, то хоть небольшой кораблик изо льда, и проверить на нем все задумки конструкторов. А вдруг получится?

ЛЕДЯНОЙ КОРАБЛЬ

Корабль изо льда может быть ничем не хуже стального — к такому выводу приходят изобретатели из Института технической механики АН УССР. Судоверфь для строительства ледяных кораблей будет больше похожа на домостроительную площадку: в опалубку из пористого бетона заливается вода и тут же замораживается. Так слоями намораживается корпус будущего судна. В пенобетонной опалубке предусмотрены специальные гнезда для монтажа корабельного оборудования. Кроме того, между пенобетонными стенками проложены трубы, пронизывающие всю толщу ледовых стенок. Когда коРабль будет готов, эти трубы будут подключены к рефрижераторной установке, и ледяной корабль сможет пла^ть даже в теплых морях. Для судна водоизмещением сто тысяч тонн,

ДЛЯ ПОТЕРПЕВШИХ КОРАБЛЕКРУШЕНИЕ

Одной из причин, которая приводит к гибели людей, по воле случая оказавшихся за бортом судна, является переохлаждение. И поэтому специалисты Высшей морской школы в Польше предлагают дополнить спасательные комплекты… миниатюрной химической печкой. Она представляет собой сосуд с водой, в который заложены окись кальция и безводный глинозем. Если сосуд потрясти, то через 15 минут в результате химической реакции он нагреется до 60 градусов. За счет тепла «печки» потерпевшие кораблекрушение могут не только согреться, но и попить горячей воды, поскольку внутрь сосуда с теплоносителем закладывается консервная банка с питьевой водой.

ИНФРАЗВУК ПРОТИВ РАКУШЕК

Скребки-роботы, ядовитые химикаты, подмешиваемые к краске, «несъедобные» полимерные лаки — чего только не применяют на флоте, чтобы избавиться от ракушек и водорослей, которые нарастают на днищах судов. Очередная новинка — периодическое воздействие звуком низкой частоты. Уже первые проверки показали, что «прилипалам» такая обработка не нравится — они поспешно покидают металл.

Без малого год корабль с экспериментальной установкой на борту плавал в Атлантике. Генератор инфразвукового диапазона, акустические преобразователи и передаточные элементы — все это было довольно громоздко и сложно. Зато эффект был поразительный — в порт корабль вернулся, на удивление бывалым морякам, без единой ракушки и зеленой бахромы водорослей. По предварительным подсчетам, инфразвуковая обработка днища, уменьшая сопротивление корпуса в воде, позволяет экономить до 15 процентов топлива.

ГУБКА ДЛЯ НЕФТИ

Ученые всех стран мира ищут эффективные способы борьбы с нефтяной пленкой на поверхности воды. Немалый вклад в решение этой проблемы внесли сотрудники Института физической химии имени Л. В. Писаржевского АН УССР. Они разработали технологию обработки базальтового волокна, после которой оно приобретает водоотталкивающие и вместе с тем нефтепоглощающие свойства. Один грамм такого волокна за 5–8 минут способен впитать 37 граммов нефти. Причем изменения температуры в пределах от 2 до 25 градусов практически не влияют на его поглощающую способность. Иными словами, с помощью такой «губки» можно собирать нефть в любое время года. В этой роли базальтовое волокно может быть использовано до восьми раз.

НЕФТЕПРОМЫСЕЛ… ПОД ВОДОЙ

В поисках новых месторождений нефти и газа человек все дальше уходит в океан. Сначала речь шла об освоении шельфа — прибрежной части морского дна. А сегодня корабли геологов можно встретить за сотни километров от берега. Как взять разведанные ими богатства, если и глубины

здесь измеряются сотнями метров?

Созданные для шельфа буровые платформы, опирающиеся о дно своими «ногами», оказались малопригодными уже для глубин в 300–400 метров. Поэтому ученые и специалисты предложили делать их плавающими и удерживать на месте с помощью тросов, уходящих к вбитым в дно сваям.

Но идея платформ-буйков не выдержала экзамена. Проваливаясь и вздымаясь на вершинах волн, они то ослабляли тросы, то натягивали их рывком, грозя оборвать. Пришлось и эти платформы снабдить «ногами» с таким расчетом, чтобы укрепленные на их нижних концах поплавки уходили на глубины, где волнение моря неощутимо. Площадку с оборудованием удерживают верхние концы «ног», выступая из воды на высоту, недоступную для самых больших волн.

Такие плавучие платформы уже работают в океане. Но специалисты считают, что граница их применения — глубина порядка 500–600 метров. А дальше удерживающие их тросы будут лопаться под действием собственного веса. Значит ли это, что богатства, лежащие за этой отметкой, останутся недоступными человеку?

Нет, считают специалисты, разработавшие необычный проект. Раз уж так сложно установить платформу на поверхности, надо… опустить ее под воду, на самое дно. По сути, речь идет уже не о платформе, а о подводном промысле, который должен обслуживать экипаж в 50 человек. Все эти производственные и жилые помещения предлагается разместить в пяти цилиндрических камерах диаметром в 12 и Длиной в 60–70 метров. Они должны быть установлены непосредственно над скважиной на массивном бетонном основании. Нефть будет подаваться на поверхность по специальной трубешлангу, удерживаемому понтоном, к которому смогут причаливать танкеры.

Авторы проекта в расчете на аварийные ситуации предусмотрели

тельный бот в виде капсулы-шара, в котором экипаж смо. жет покинуть промысел.

По мнению специалистов, такие промыслы можно будет сооружать на глубинах до 1500 метров. Но какой материал сможет противостоять давлению такой толщи воды?

Решая эту проблему, ученые предложили делать цилиндры многослойными. Внутренние и наружные их стенки должны быть стальными. А пространство между ними можно заполнить бетоном или другим текучим и твердеющим материалом. Хорошие результаты дали опыты с эпоксидными смолами. В этом случае толщина оболочки может составлять всего 80 сантиметров. А сами цилиндры получаются достаточно легкими, чтобы доставить их в нужное место на буксире за кораблем. И, прицепив балласт, отправить на дно.

Чем же привлекает специалистов этот проект подводного промысла? Оказывается, при всей кажущейся фантастичности он обещает наибольшую безопасность работ. Льды, штормы, ураганы, которые буквально испытывают на прочность надводные платформы, подводным сооружениям не страшны. А надежды на его осуществление строятся на том, что многие проблемы, которые могут возникнуть, уже решены при создании космических орбитальных станций.

ВЫСТРОИТЬ дом… из воды

Задумываясь о будущем, ученые с надеждой обращают взор к Мировому океану. А наиболее оптимистично

настроенные специалисты видят в нем не только кладовую с неисчерпаемыми запасами сырья и продовольствия, но и, возможно, второй дом человечества. Вот только как и из чего строить под водой? "Из воды", — считают инженеры.

Не спешите удивляться-вспомните, что подобных сооружений в морях и океанах великое множество: от крошечных — в несколько миллиметров, до громадных — протяженностью в несколько тысяч километров и весом во многие миллионы тонн! Правда, строили их не люди, а моллюски и кораллы. Согласитесь, что, терпеливо накручивая витки раковин и возводя уступы Большого Барьерного рифа, морские обитатели не располагали ничем, кроме морской воды.

Известно, что в ней растворены всевозможные минералы, в том числе карбонаты и гидроокиси кальция и магния. Моллюски и кораллы научились отбирать их из морской воды и использовать в качестве строительного материала.

Солей в океане — миллиарды тонн, да и реки ежегодно прибавляют по нескольку миллионов тонн различных растворенных веществ — недостатка в материалах нет. И ученые подумали — не худо бы и человеку научиться вот так строить под водой, позаимствовав у морских обитателей их удивительную способность.

Исследования показали, что моллюски строят свои ракушки, выделяя кислоту. С ее помощью на поверхности клеточных мембран возникает отрицательно заряженный слой. Поскольку же кальций и магний образуют в воде положительно заряженные частицы, то они, как и следует, начинают притягиваться, постепенно накапливаясь на теле моллюска.

Но скопировать этот, казалось бы, нехитрый процесс не так-то просто. Ученые собрали каркас из легких металлических прутков, опустили его в воду и подсоединили к

му полюсу генератора постоянного тока. Спустя несколько дней каркас затянула прозрачная желеобразная масса довольно сложного химического состава. Спустя две недели масса стала твердеть, а через месяц превратилась в самый настоящий известняк. Ток отключили, измерили толщину «ракушки», а когда включили снова, то испытали лишь огорчения-конструкция перестала расти.

Оказалось, известняк прочно изолировал каркас от воды. Рассказывают что один из исследователей с досады пнул каркас ногой… и тем самым спас идею. Слой известняка лопнул, в трещину попала вода и восстановила контакт с током. Минералы вокруг трещины опять начали образовывать желе. Потом трещины и отверстия стали делать уже специально через определенные промежутки времени.

Этот способ специалисты предлагают положить в основу нового метода строительства подводных сооружений. Конечно, до возведения искусственных островов или подводных городов еще далеко, но сам метод можно было бы использовать уже сегодня для укрепления берегов, прокладки тоннелей по дну. По расчетам получается, что собрать каркас на суше, укрепить его возле берега или на глубине и подключить ток в шесть раз дешевле, чем изготовить, перевезти и смонтировать многотонные бетонные блоки. А при строительстве крупных глубоководных сооружений способ, заимствованный у кораллов, может стать незаменимым — ведь снабжать площадку током смогут и солнечные батареи, и ветрогенераторы, установленные на поплавках в открытом море.

ВОДА ПЛЮС ЭЛЕКТРОНИКА

На первый взгляд идея использовать электронику в сантехнике кажется расточительной. Но подсчитано, что на умывание человек тратит всего 15 процентов льющейся горячей воды. Остальные же 85 впустую вытекают из открытого крана. Для того чтобы исключить эти потери, а вместе с ними снизить и затраты энергии на нагревание воды, специалисты предлагают заменить традиционные вращающиеся краны на электронные, снабженные оптическими датчиками. Они автоматически включают воду, лишь когда человек подносит к ним руки. Такое решение особенно заинтересовало хирургов, которым для пуска воды не надо будет прикасаться к нестерильным предметам.

ПУТЕШЕСТВИЕ ПО УЛИЦАМ, КОТОРЫХ ЕЩЕ НЕТ

— Поехали, посмотрим, как получилось, — сказал проектировщик нового микрорайона и дал газ. Автомобиль тронулся, перед пассажирами коллегами архитектора-открылись панорамы улиц, скверов, площадей. ЧеРез полчаса, когда экскурсия закончилась, впечатления оказались у всех одинаковыми — район выстроен скучновато. То, что хорошо смотрелось на

макете, теперь обернулось однообразными композициями, плохо гармонировавшими друг с другом.

— Ну что же, будем… переделывать, — согласился проектировщик, встал с водительского кресла и… тотчас увидел весь район с высоты птичьего полета. Секрет прост — архитекторы проехались по улицам обычного макета, установленного на полу.

Макетирование, широко распространенное в градостроительстве, к сожалению, имеет существенный недостаток — автор видит свое творение словно с вертолета и с трудом может представить себе, как будет чувствовать себя человек на его улицах. На этот вопрос попытались ответить специалисты, создав необычный «автомобиль», в кабине которого и сидел проектировщик.

"Автомобиль" оборудован эндоскопом-своего рода миниатюрным перископом, крошечный объектив которого можно опустить на тонкой ножке прямо на «улицы» макета. В технике, в медицине подобные устройства применяются довольно широко и позволяют заглянуть в самые труднодоступные места. Но для того чтобы использовать эндоскоп в архитектуре, пришлось модернизировать его оптическую систему. Прибор должен был давать изображение в определенном масштабе, чтобы дом на картинке получился таким же, каким его увидел бы человек, окажись он вдруг на будущей улице.

Поначалу эндоскоп был скомпонован с зеркальной фотокамерой. На созданном стенде можно получать цветные слайды проектируемых площадей и архитектурных ансамблей. Причем в любое время суток: специальные светильники и зонтики позволяют создавать и «естественное» и «искусственное» освещение.

Но настоящий эффект присутствия создает «автомобиль», в котором эндоскоп спарен уже с видеокамерой. Она транслирует изображение на

291

ран перед водителем, а система рычагов и электромоторов, повинуясь рулю, передвигает объектив по макету, имитируя путешествие. Город как бы оживает, и дело тут, разумеется, не только во внешних эффектах. Новый метод позволяет проектировщикам смотреть на будущие кварталы не «свысока», а из гущи городской жизни, удостовериться в гармоничности и целесообразности архитектурных решений. Кроме того, разработчики считают, что это устройство даст возможность без больших затрат снимать и увлекательные фантастические фильмы.

СМЕРЧИ НА ГОРОДСКИХ УЛИЦАХ

Порывы ветра, способные вырвать зонт из рук или даже сбить пешехода с ног, все чаще случаются на улицах современных городов. Долгое время такие происшествия объясняли капризами погоды, особыми явлениями в окружающей атмосфере. Но вот специалисты обратили внимание, что шквальные порывы ветра чаще всего подстерегают пешеходов в окрестностях небоскребов. А детальные исследования окончательно реабилитировали природу: они показали, что причина смерчей на городских улицах — просчеты в высотном строительстве.

Проблема эта сегодня приобрела особую остроту в связи не только с размахом высотного строительства, но и с его особенностями. Например, многие старые города с узкими улицами спешат обзавестись небоскребами в несколько десятков этажей. Именно эти здания, значительно возвышающиеся

над остальными, и вызывают неприятные явления.

Вырастая как преграда на пути движущихся воздушных масс, стены небоскребов не только отклоняют их вверх или дробят на потоки, обтекающие здания по сторонам. Значительная часть воздуха устремляется вниз и, попав в узкие ущелья улиц, превращается в мощные вихри. Известен, например случай, когда подобный вихрь опрокинул почтовый автомобиль, стоявший на площадке вблизи от одного из небоскребов в Бостоне.

Именно вихревой характер порывов возникающих на городских улицах, больше всего беспокоит специалистов. Известно, например, что человек среднего роста может быть повален ветром, дующим со скоростью 65 километров в час. Постоянный воздушный поток со скоростью 35 километров в час — серьезная помеха для пешеходов. Но они испытывают те же неудобства и при скорости ветра всего 15 километров в час, если воздушный поток становится вихревым.

Чтобы избавить пешеходов от коварных нападений ветра, градостроители обратились за помощью к аэродинамикам. Но оказалось, что картина образования вихрей в зоне небоскребов настолько сложна, что не поддается расчетам даже с помощью ЭВМ. А традиционные аэродинамические трубы малопригодны для моделирования этих явлений.

Пришлось создавать специальные аэродинамические трубы, в которых, чтобы сделать картину течений видимой, применяется окрашенный дым или светящиеся газы. Модели же изучаемых зданий обычно испытываются в двух вариантах: одна — жесткая, с множеством отверстий для измерения давления в наиболее ответственных точках, другая — гибкая, из магниевых или алюминиевых пластин, позволяющих изучать колебания сооружения. Процессы, происходящие во время экспериментов, фиксируются

ми. А результаты измерений обрабатываются с помощью компьютеров.

В ходе таких экспериментов изучались высотные здания самой разной конфигурации. Оказалось, что наисильнейшие вертикальные потоки, идущие вниз, создают небоскребы в виде однообразных, одинаковых от первого до последнего этажа прямоугольников. У их основания, особенно заворачивая за угол, эти потоки и превращаются в вихри, похожие на смерчи. Образованию вихрей способствуют и входы в здание, втянутые внутрь. Иное дело, если здание имеет ступенчатую форму, когда его высотная часть располагается на более широком основании. В этом случае крыша основания отражает идущие вниз воздушные потоки, не давая им достичь уровня улицы.

Немалые сложности возникают в тех случаях, когда высотное здание располагается на колоннах или его основание изобилует арками, в которых свободно "гуляет ветер". Дело в том, что с подветренной стороны здания давление всегда ниже, чем с наветренной. За счет этой разности давлений скорость воздушных потоков в таких проемах может возрасти в три раза и достичь критической величины.

Резкие порывы ветра, доставляющие неприятности пешеходам, могут возникать и за счет эффекта Вентури. Почти двести лет назад итальянский физик установил, что газ или жидкость, текущие по трубе, увеличивают скорость и теряют давление, проходя через ее суженную часть. В городах это явление наблюдается, например, в тех случаях, когда воздушный поток с широкой открытой площади врывается в ущелье улицы из стоящих вплотную Друг к другу домов.

Проектируя высотные здания, архитекторам приходится не только учитывать эти закономерности, но и продувать в аэродинамических трубах модели целых кварталов. Для борьбы с вихрями на улицах применяются и дополнительные архитектурные элементы в

виде посадок деревьев, кустарников, небольших торговых павильонов. Чтобы получить нужный эффект, их нужно разместить точно в зоне зарождения вихрей. Этого и помогают добиться эксперименты в аэродинамических трубах.

ЗНАКОМЬТЕСЬ: ТЕКСТИЛЬБЕТОН

Полотнища автострад стали объектом исследований, в результате которых специалисты пришли к выводу: возникающие на них трещины в основном вызваны низкой прочностью бетона на растяжение. Чтобы повысить ее, ученые предложили использовать нитки. Точнее, мелко порезанные отходы текстильного производства. Испытания показали, что такие «сшивки» делают бетонную массу более однородной и значительно повышают ее прочность. Благодаря этому расходы материала на квадратный метр дороги могут быть снижены на 40 процентов. И несмотря на это, шоссе из текстильбетона будет служить в два раза дольше обычного.

ВОЛНА 1" ВМЕСТО ВИБРАТОРА

Широко используемые в строительстве вибраторы не лишены существенного недостатка — слишком шумят, Сотрудники Варшавского

"\ ческого института, заменив электромеханический механизм… водой, сконструировали принципиально новое оборудование для домостроительных комбинатов. На бетонную панель укладывается плоская рабочая плита вибратора, оснащенная системой труб, резервуаров и клапанов. В момент прохождения воды через эту систему один из клапанов автоматически закрывается. Происходит резкое торможение потока жидкости, и по слою воды проходит так называемая волна давления, которая и заставляет плиту вибрировать с частотой от 45 до 90 герц.

Новый способ бесшумен, безопасен для персонала, оборудование практически не изнашивается, легко приспосабливается к различным производственным установкам.

ДАВЛЕНИЕ ПЛЮС ВИБРАЦИЯ

Дорожное покрытие получится плотнее, а значит, и более высокого качества, если при его трамбовке использовать не только давление, но и вибрацию. Но для этого строителям необходимо иметь по крайней мере два агрегата; каток и вибратор. Чехословацкие специалисты создали своеобразный гибрид — самоходную машину, у которой вибрирует сам тяжеловесный стальной валок. Он крепится шарнирно на раме перед двумя ведущими резиновыми колесами. Кстати, благодаря им каток может работать и на горных Участках с уклоном дороги до 45 процентов. Машина хорошо трамбует покрытие на глубину до полуметра.

БУМАГА ИЗ ЛИСТЬЕВ

Как известно, бумагу делают из целлюлозы, которая содержится в древесине. При этом листья выбрасывают. Венгерские ученые создали технологию получения бумаги из листьев. В Будапеште уже построен опытный завод по производству новой бумаги. Результаты более чем обнадеживающие.

Перед рыбаками всегда стояла проблема: как подольше сохранить улов свежим? Холодильники есть далеко не на каждом судне. А главноепребывание в них отражается на качестве продукта. Можно ли отказаться от холода? А заодно- и от нагревания, которое сопутствует приготовлению консервов? Задавшись этими вопросами, специалисты разработали новый способ сохранения улова. Суть его в том, что свежую рыбу «одевают» в своего рода вторую кожу из натуральных белковых веществ. Они изолируют ее от кислорода воздуха, микроорганизмов, не дают размножаться анаэробным бактериям. Сама же пленка, создаваемая поверх чешуи, прозрачна, абсолютно безвредна и легко удаляется при жарений и варении.

294

295

ИЗОБРАЖЕНИЕ ПО ТЕЛЕФОНУ

Видеотелефон — давнишняя мечта человечества. Но созданные до сих пор его образцы так и не получили широкого распространения. Почему? Большинство из них были построены на принципах телевидения, где для передачи изображения нужны каналы связи с большой пропускной способностью.

Но вот идет эксперимент, в ходе которого изображения людей и предметов передаются… по обычному телефонному каналу связи. Собеседника видно на телеэкране одновременно с разговором. Так действует «Телеизограф» экспериментальная аппаратура, разработанная специалистами проблемной лаборатории применения техники цветного телевидения в полиграфической промышленности Ленинградского электротехнического института связи имени М. А. Бонч-Бруевича.

С помощью телекамер операторы управляют сегодня прокатными станами, диспетчеры — составлением поездов на железнодорожных узлах. Медикам телевидение помогает следить за состоянием сразу нескольких пациентов. Но есть еще немало областей, где также требуется качественная передача изображений на расстоянии, но где применять обычную телевизионную технику экономически невыгодно. Ведь для передачи всего широкого спектра телевизионного сигнала требуется и дорогостоящая аппаратура, и прокладка специального кабеля.

"Но всегда ли обязательно нужно подвижное изображение, которое мы привыкли видеть на экранах телевизоров?" — задумались сотрудники лаборатории. И пришли к выводу, что во

многих случаях вполне достаточно иметь неподвижные кадры, которые будут меняться с интервалом в несколько секунд.

Отсюда — и принцип работы «Телеизографа». Приняв изображение, его телекамера выдает, как обычно, всю массу сигналов. Они преобразуются в цифровую форму. И вместо канала связи поступают в память специального устройства. Отсюда их можно уже передавать по очереди. А значит, можно обойтись пропускной способностью обычного телефонного канала связи. В приемной аппаратуре информация также сначала запасается в памяти приемника. И только после того, как поступят все сигналы, описывающие изображение, оно выводится на экран монитора.

Уже тот факт, что «Телеизограф» позволяет передавать изображение в цифровой форме, говорит о его немалых преимуществах. Например, переданную информацию можно прямо вводить в ЭВМ. Не влияют на качество изображения и атмосферные помехи.

Новой аппаратурой заинтересовались многие предприятия и организации. В частности, специалисты производственного объединения "Ленинградский Металлический завод" совместно с сотрудниками лаборатории провели эксперименты, в которых с ее помощью контролировалось качество лопаток паровых турбин. «Телеизограф» позволяет фиксировать отдельные фазы движения лопаток и оценивать, как лопатки ведут себя в работе.

Инженеры Татарского транспортного управления с помощью аппаратуры ленинградцев сумели организовать в Казани систему оперативного диспетчерского контроля. Диспетчер, следя на телевизионном мониторе за количеством пассажиров на разных остановках, может теперь при необходимости оперативно выслать на напряженные маршруты дополнительные транспортные средства.

Но все эти примеры — лишь "проба сил". Руководитель группы разработчиков оригинальной аппаратуры А. Коваленко считает, что «Телеизограф» может найти очень широкое применение, даже потеснить традиционную телевизионную технику. Он может быть использован для организации «зримой» связи между двумя абонентами по обычному телефонному каналу. И тогда давняя мечта — видеотелефон — станет реальностью.

МОЗАИКА ИЗ ЭКРАНОВ

Попытки соз'дать кинотеатры для показа телепередач пока не дали желаемых результатов. Причина известна: при проецировании изображения с телетрубки на большой экран оно получается недостаточно ярким. А главное — почти незаметные на телеэкране нечеткости увеличиваются в несколько раз, делая большую «картинку» расплывчатой. Столкнувшись с этими сложностями, специалисты предложили составлять большой экран из нескольких десятков… телевизоров. И на их экранах показывать отдельные фрагменты, изображения. Работой такого составного экрана управляет компьютер: он преобразует полученный видеосигнал в цифровой, делит изображение на части и «транслирует» каждую из них на соответствующий телевизор. По мнению специалистов, с помощью достаточно мощного компьютера можно составить экран практически любых разумных размеров. И изображение на нем будет в 3,5 раза ярче, чем при проецировании.

ЭВМ,

ВЫ МЕНЯ ВИДИТЕ?

Фраза, ставшая заголовком, — не опечатка и не репортерский домысел. С нее ежедневно начинается диалог специалистов проектно-технологического бюро систем управления Минжилкомхоза БССР с информационно-управляющим комплексом «Интеллект». Ученые и конструкторы посчитали недостаточным, что их детище логически мыслит, говорит и слышит. И наделили его зрением.

Авторы-ученые лаборатории электродинамики Белорусского государственного университета имени В. И. Ленина — позаимствовали принцип его работы у живой природы. Прототипом стал морской хищник электрический скат, который воспринимает окружающую обстановку не глазами, а с помощью электрополя. Так и установка, созданная радиофизиками, «видит» благодаря импульсному электрополю.

Чтобы компьютер понимал поступающие от установки сигналы, их передают в диапазоне частот человеческого голоса. В кабинете находится рабочая модель — несколько электродов да небольшое приспособление, анализирующее информацию. Все данные об объекте, оказавшиеся в поле зрения прибора, по телефонным проводам передаются ЭВМ, находящейся в другом конце здания.

"Интеллект" может распознавать предметы любого объема и формы — будь то металлические, пластмассовые, деревянные или биологические, — если информация о них заложена в программу. Причем «видит» их днем и ночью, на чистом воздухе и в непрозрачной жидкости.

Ученые намерены применить новинку в контрольно-диспетчерской службе городского электротранспорта, она кажется незаменимой при дефектоскопии зданий подземных коммуникаций.

ТОЛЬКО один взгляд

"Посмотрев" в глаза человеку, ЭВМ полторы секунды размышляет и приглашает: "Войдите, пожалуйста". Или же оставляет дверь закрытой. Так действует новая система охраны, разработанная зарубежными специалистами. Принцип достаточно прост — компьютер анализирует рисунок сетчатки глаза и сравнивает его с изображениями, хранящимися в памяти. Если машина "знает человека в глаза", она разрешает ему войти. Разумеется, такая система достаточно дорога и предназначена не для жилых домов, а для строго охраняемых служебных помещений. Рисунок сетчатки так же индивидуален, как и отпечатки пальцев, но эта система надежнее, чем электронные стражи, рассматривающие руки посетителей, здесь возможна лишь одна ошибка на миллион случаев.

ЭВМ АССИСТЕНТ ПЕДАГОГА

"Умница" — так названа обучающеконтролирующая машина, созданная в' Харьковском институте инженеров железнодорожного транспорта.

В отличие от других технических средств обучения, которые предлагают выбрать из нескольких вариантов один правильный, эта машина не играет в «угадайку». Ее может удовлетворить лишь верная логическая модель ответа — соответствующая той, что хранится в электронной памяти. Если студент слабо подготовлен, машина начинает работать с ним по программе самообучения. Хотя «Умница» может ставить студенту оценки, она более эффективна в роли не экзаменатора, а ассистента педагога при обучении будущих инженеров.

Новая машина представляет третье поколение электронных «преподавателей», созданных в вузе. Ученые про- \ должают ее совершенствовать.

РОБОТ ДЛЯ ПОДВОДНИКОВ

Вышки плавучих буровых платформ, как буйки, отмечают на поверхности океана скрытые под водой кладовые нефти и газа. Чтобы взять эти богатства, ученым и инженерам потребовалось

решить немало сложных проблем. Но многие вопросы еще ждут ответов. Как, например, на большой глубине починить отказавшее оборудование? Или заменить звено в подводном трубопроводе?

Конечно, конструкторы не теряют надежды создать пилотируемые подводные аппараты, экипаж которых с помощью телекамер и манипуляторов сможет выполнять ремонтные работы. Но пока нет манипуляторов, обладающих сноровкой и гибкостью человеческих рук. И на большие глубины приходится уходить ремонтникам-гидронавтам, где их ждут в буквальном смысле испытания на прочность.

Чтобы выдержать давление толщи воды, гидронавты дышат специальной газовой смесью, сжатой до окружающего давления. Но на глубине, скажем, в 400 метров эта смесь становится настолько плотной, что с трудом входит в легкие. Поэтому каждое движение или операция требуют от человека немалых усилий. К тому же под водой, как и в космосе, царит невесомость. Чтобы завернуть гайку или сдвинуть с места деталь, надо за что-нибудь уцепиться. Но за что?

В поисках ответа на подобные вопросы специалисты разработали погружаемый аппарат, который назвали подводным роботом. Но, по сути, это скорее транспортное средство, «точка» опоры и своего рода «сумка» с инструментами. Обхватив своей массивной клешней буровую колонну, аппарат может скользить вдоль нее, доставляя гидронавта на нужную глубину. Есть у подводного робота и манипулятор. Эта «рука» создает необходимую опору, подсаживает гидронавта на нужную высоту.

На суше аппарат весит 4,5 тонны. В воде же он обладает нулевой плавучестью. Поэтому сопла и водометные движители, установленные в корпусе, позволяют ему легко передвигаться и по вертикали, и по горизонтали. Подчиняясь командам, его клешня может

поворачиваться на 360 градусов и закрепляться на трубах диаметром от 40 до 140 сантиметров. Благодаря ей и манипулятору гидронавт может занимать практически любое рабочее положение, не затрачивая на это сил.

Вместе с тем робот это и хорошо оборудованное рабочее место. В своем корпусе он несет обширный набор инструментов и приборов, которые раньше приходилось спускать гидронавтам с поверхности по отдельности. Здесь есть все — от сварочного оборудования и гаечных ключей до гидромолотков, электродрелей и аппаратуры для ультразвуковой дефектоскопии. Зону же работы освещают шесть мощных прожекторов, которые могут питаться как от бортового источника, так и по кабелю, связывающему робот с поверхностью. На борту предусмотрен и аварийный запас дыхательной смеси для гидронавта.

Такой робот прошел первые испытания. Их результаты должны подсказать конструкторам пути его дальнейшего совершенствования.

АВТОРЫ:

Алексашин Ю., Алексеев М, Алова Г., Амнуэль ПД Аршавский БД Афиногенов ДД Афонская Н, Бажутин Г., Белов А., Бобров Г., Бороздина Л., Варущенко С., Васильев А., Веснянкин Л., Виндберг О., Волков ВД Вольнов В., Газарян К., Газенко О., Галанцев В., Галин А., Горбунов А., Гордиец Б., Гржимек Б., Гулак Ю., Гулиа Н., Демецкий А., Дехтярева К., Дидковский А., Дмитрук М., Забродин Ю., Залесский М., Золотова ЛД Зоненшайн Л., Иванова Г., Квасов Д., Каятковский О., Кённен Г., Ковальзон В., Когунов М., Кожемяка В., Козлов АД Колесников Ю, Колтовой М., Кондратьев К., Костинский Ю., Кравченко ДД Крылов Ю., Кубичев Е., Купин АД Лаговский В., Литинский СД Малиничев Г., Маркин В., Марчук Г., Матвеенко Л., Мезенцев В., Менжулин Г., Михайлов М., Москаленко Н., Мурахвери В., Мусина И., Наврузов В., Новиков Г., Нечай И., Остроумов И., Подклетнов Н., Панченко В., Петров P., Попелянский Я., Пресняков А., Протасов 8., Родиков В., Родионова Ж., Ромашов Ф., Ротенберг В., Рувинский И., Рычков Ю., Сабиров А., Сабуренков С, Середкин А., Сицко Ю., Созинов АД Суржиков А., Троицкий ВД Турсунов А., Фаст В., Федотова Н., Филонов М., Фролов Ю., Чегодаев А., Шамси-заде Л., Шерешков В., Щербаков Б.