— Конечно! — подхватил «Кавказ». — У нас все записано.
Космонавты попросили Центр управления разрешить им продолжить наблюдения, провести фотосъемки и воспользоваться спектрографическим прибором МСС-2. На Земле согласились, и вот тогда-то в программе полета появился эксперимент, назовем его «Серебристые облака», который не планировался заранее.
Более двадцати раз за период с 1 по 23 июля экипаж «Салюта-4» наблюдал неповторимую картину свечения серебристых облаков на фоне цветового ореола космической зари. То над Сахалином, то над Казахстаном, то над Алтаем…
— Такое впечатление, что они не вращаются вместе с атмосферой, а застыли против Солнца, — недоумевал П. Климук. — За несколько часов наблюдений они как будто совсем не сместились. Нельзя ли уточнить, почему нам кажется, что облака неподвижны?
— Специалисты говорят, что облака вращаются, — отвечает Земля. — Просто вы наблюдаете уникальнейший случай, когда образовался целый широтный пояс серебристых облаков огромной протяженности, в несколько тысяч километров.
Облака тянулись оплошной линией от Урала до Камчатки. И космонавты не упустили этой невероятно редкой удачи. Быстро подготовили аппаратуру к съемке. Включили ручную ориентацию станции и, забыв о красотах, открывавшихся их глазам, сноровисто делали снимки и спектрограммы.
— Спасибо вам, «Кавказы», от ученых, — отвечает Земля на доклад экипажа о проделанной работе. — Они говорят: вы пролили бальзам на их души.
Расшифрованные потом на Земле, спектрограммы принесли новые сведения о природе неуловимых облаков. На них, кстати, обнаружились полосы поглощения молекулярного кислорода и воды. Как будто подтверждается конденсационная гипотеза происхождения серебристых облаков.
Вот так взгляд из иллюминатора космической станции дал научную информацию, которую не получить и за многие десятилетия весьма интенсивных наблюдений с поверхности Земли.
Случай с серебристыми облаками, в общем-то, не совсем обычный. Но его исключительность, по-моему, лишний раз подчеркивает, насколько широки, потенциально богаты, а порой и неожиданны возможности изучения нашей планеты из космоса.
В августе 1925 года К. Циолковский выпустил в Калуге конспект, как принято говорить — на правах рукописи, под странным названием: «Причина космоса». Там есть такие слова: «Мы живем более жизнью космоса, так как космос бесконечно значительнее Земли по своему объему, массе, времени…» И в других работах калужского провидца постоянно утверждалась мысль: связи Земли и космоса более тесны и разнообразны, чем мы полагаем. Прошедшие с тех пор десятилетия убеждают в том, что и здесь Константин Эдуардович оказался прав.
Чем больше и глубже познаем мы природу родной планеты, тем яснее и четче выявляются ее связи с окружающей ее космической средой. Особенно здесь, на границе Земля — космос, где едва ли не самым мощным и эффективным орудием познания стали в последние годы космические полеты. Вот почему я без риска впасть в преувеличение берусь утверждать, что любой, самый, казалось бы, рядовой эксперимент, проведенный космонавтами на орбите, содержит в себе не только сугубо теоретические, но и прикладные грани проблемы «Земля — космос». Взять хотя бы такой опыт с коротким, но вполне научным названием, как «Эмиссия». Попытаюсь объяснить, что за ним кроется.
Без малого сто лет назад родилась гипотеза о существовании в верхних слоях земной атмосферы некой зоны электрически заряженных частиц. Шли годы, и, кстати, тем самым летом, когда К. Циолковский писал свой труд «Причина космоса», эта гипотеза получила подтверждение в экспериментах с радиоволнами. Появилось новое геофизическое понятие «ионосфера».
Чем дальше изучали ионосферу, тем больше убеждались, что механизм ее образования и существования чрезвычайно сложен. Ионосфера — это передовая линия обороны воздушной оболочки Земли, где молекулы и атомы, ее слагающие, первыми принимают удар многообразного излучения Солнца и потоков частиц, идущих из космических глубин. В результате бесконечных столкновений с ними и появляются на свет электроны и ионы, из которых состоит ионосфера. В процессе этом разобраться очень трудно еще и потому, что вся эта электромагнитная кухня находится на высотах 250–350 километров. Как туда добраться?
А добраться и разобраться надо. И совсем не из праздного любопытства, а по причинам прозаически практичным. Ведь при разогреве ионосферы воздух из более плотных нижних слоев поднимается выше, вызывая значительное увеличение плотности среды на больших высотах. А раз так, то сопротивление движению космических аппаратов на этих высотах увеличивается. Подобные колебания плотности заранее рассчитать невозможно. О них удается судить лишь по изменению орбит спутников и кораблей, которые движутся в среде как бы с переменной плотностью. Эти же колебания приводят к возникновению помех или даже перебоев в радиосвязи, что небезразлично уже не только для космонавтики.
Солнце решающим образом влияет на образование ионосферы. Поэтому ее граница ночью и днем меняется в довольно значительных пределах — от 25 до 30 километров. Ионосфера как бы дышит, то вздымаясь, то опускаясь. А солнечные вспышки, увеличивая набегающие потоки ультрафиолетовых и рентгеновских лучей, поднимают в ней волнение, иногда переходящее в настоящий шторм. Энергия частиц возрастает, они проникают глубже. Во время таких вот геомагнитных бурь и происходит сильный разогрев верхних слоев атмосферы за счет энергии Солнца. Кроме того, этому разогреву способствуют электрические токи, протекающие в полярных областях ионосферы.
Все эти упомянутые мною взаимные влияния, разогревы, перетекания, пульсирование границ — процесс невероятно запутанный, разбираться в котором люди только начинают. Эксперимент «Эмиссия» касается лишь небольшой его частности. И появился он в программе полетов после того, как в сентябре 1973 года космонавты В. Лазарев и О. Макаров с корабля «Союз-12» впервые увидели свечение эмиссионного слоя на ночной стороне Земли. Затем эти наблюдения с помощью специальной аппаратуры продолжили экипажи орбитальной станции «Салют-4». Однако наиболее существенные результаты принесли наблюдения космонавтов с борта орбитальной станции «Салют-6».
Экипаж второй основной экспедиции на «Салюте-6» (В. Коваленок и А. Иванченков) не только многократно наблюдал эмиссию ночной атмосферы Земли, но и сфотографировал ее. В дневнике командира экипажа была сделана запись: «Сияние наблюдается одновременно со вторым эмиссионным слоем. Отдельные лучи полярного сияния достигают второго эмиссионного слоя, как бы разрывая его…»
Именно в эти дни на Земле отмечались возмущения, характерные для магнитной бури, которая началась внезапно и была очень сильной и продолжительной. Повышенное излучение второго эмиссионного слоя заметили даже с Земли в средних широтах.
Интересную картину увидели космонавты 29 сентября 1978 года. В 9 часов утра по московскому времени, когда станция пролетала над Атлантикой, начались мощные полярные сияния одновременно в северном и южном полушариях. Области свечения простирались от полюсов до 25 градусов северной и южной широт. Орбитальная станция пролетала как над областями, так и через области свечения полярных сияний. Они были похожи на бегающие лучи прожекторов, бивших с поверхности Земли. Яркую, переливающуюся всеми цветами радуги картину космонавты сравнивали с фантастической цветомузыкой. Это мощное полярное сияние продолжалось около десяти часов и закончилось так же внезапно, как и началось.
Систематические наблюдения космонавтов за эмиссионным излучением верхней атмосферы на протяжении 140-суточного полета позволили ученым сделать некоторые обобщения и выводы. Так, интенсивное свечение второго эмиссионного слоя в форме замкнутого кольца, как предположили специалисты, служит предвестником мощных полярных сияний и связано с проявлением солнечной активности. И первыми эту связь «нащупали» космонавты.
На 135-е сутки полета В. Коваленок в дневнике записал: «Первый эмиссионный слой слился с видимым горизонтом Земли (23.30–00.05 моск. времени). Отмечается повышенное свечение всей атмосферы на теневом участке орбиты. Второй эмиссионный слой наблюдается на небесной сфере замкнутым кольцом. Спросить ЦУП: не ожидаются ли мощные полярные сияния? Какое состояние Солнца?»
Центр управления полетом обратился к соответствующим специалистам. Те подтвердили, что из-за процессов, происходящих на Солнце, пожалуй, возможны мощные полярные сияния. А вскоре прогноз космонавтов полностью оправдался. Теперь уж заволновались ученые: как это экипаж станции сумел предусмотреть очередной солнечный каприз?
Оказалось, что несколькими днями раньше на борт «Салюта-6» было передано сообщение о предполагаемой магнитной буре с просьбой к космонавтам понаблюдать за полярными сияниями в районах южнее Австралии и над юго-восточной частью Канады, если таковые возникнут. Действительно, и в северном и в южном полушариях в назначенный срок замерцали сполохи. И вот тут-то космонавты вспомнили, что накануне появилось в небе свечение второго эмиссионного слоя. Оно было хорошо заметно в виде замкнутого кольца…
Теперь ученые не сомневаются: эмиссионное излучение верхней атмосферы Земли и полярные сияния — хороший индикатор геомагнитной, геофизической и гелиофизической активности. Особенно чутким они считают второй эмиссионный слой. Поэтому в программе последующих космических полетов предусмотрены систематические наблюдения и исследования с помощью приборов верхних слоев атмосферы в видимой, ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра.
Но уже сегодня оптические наблюдения космонавтов дали возможность уточнить некоторые представления о физических процессах и явлениях в земной атмосфере. Например, еще после полета корабля «Восход» К. Феоктистов высказал предположение, что полярные сияния существуют постоянно и их все время должно быть видно из космоса. И что вы думаете — второй экипаж «Салюта-6» наблюдал полярные сияния непрерывно в течение 49 суток. Правда, сияния типа полярной шапки, то есть самые мощные, встречаются все-таки довольно редко. Это подтвердили экипажи всех длительных экспедиций, работавших на «Салюте-6».