Взгляд с орбиты

Из космоса видны многие явления в Мировом океане, поражающие воображение космонавтов и ставящие в ряде случаев ученых в тупик. В полете на орбитальной станции "Салют-6" космонавты В. Коваленок и А. Иванченков при наблюдении Мирового океана столкнулись с неожиданным эффектом. Приближались Соломоновы острова, которые чаще всего закрыты плотными облаками. На этот раз их не было, но и океан словно исчез, а на его месте близ Соломоновых островов выросли со всеми подробностями три горных хребта. Командир отчетливо видел провалы ущелий, вершины, к подножьям которых как будто сбегали реки, гряды... Космонавты приняли сначала все за мираж. Было сообщено о нем на Землю с указанием координат. И что же оказалось? Действительно, на этом месте на морских картах изображены горные хребты, скрытые под мощным слоем воды. По всем канонам физики космонавты не должны были их видеть. Но совпадение не только места наблюдений и расположения хребтов, но и основных форм виденного и реального рельефа говорило об обратном.

Как потом предположили космонавты и специалисты, океан словно открывает толщу вод при определенных углах положения Солнца и наблюдения, обнажая свое ложе или глубины. В связи с этим интересно рассказать еще об одном эффекте, который привелось ощутить космонавту В. Коваленку. Обратимся для этого к материалам печати.

"Атмосфера вдруг начинает работать как линза. Ощущение такое, что смотришь на Землю в бинокль... Даже нет: как в линзу. Ну, знаешь, линза в центре четко увеличивает, а по краям меньше. И вот вижу ущелье, так даже мелкие подробности различаются: стены как обрубленные стоят, песчаные осыпи. А потом все это исчезло и пошло нормально. Еще раз повторилось над Африкой. Потом над океаном, да так, что даже "барашки" волн были видны..."^*

^* ("Салют-6". Материалы из газет СССР, ПНР, ГДР. М., Молодая гвардия, 1978, с. 104.)

Трудно сказать, связано ли это явление с удивительной "сверхпрозрачностью" океанской воды, позволяющей видеть даже простирающиеся на больших глубинах горные хребты, но само по себе оно интересно, поскольку с познанием его закономерностей могут расшириться возможности космических визуальных наблюдений. Что касается хребтов, то можно выдвинуть еще одно объяснение причин глубинного видения космонавтов.

В морской и океанской воде существует резкий перепад температур, отделяющий верхний слой теплой и, следовательно, более легкой воды от нижних холодных плотных вод. В зоне этого перепада скапливаются взвешенные вещества, планктон, делая ее как бы более контрастной. Недавние исследования показали, что глубина залегания этой зоны в значительной степени повторяет рельеф дна, и более отчетливо там, где глубины меньше, т. е. над горными вершинами. Таким образом, в воде возникает своеобразная гидрологическая "тень" рельефа дна, расположенная намного ближе к поверхности, чем горные хребты, и более доступная поэтому для визуальных наблюдений. Не исключено, что ее и видели космонавты на месте расположения хребтов в районе Соломоновых островов. Углы освещения и наблюдения в этом случае имеют определяющее значение, создавая благоприятные для наблюдений ситуации. Приведем пример из прессы. В. Коваленок рассказал:

"О шельфе. Тут такая картина: его можно наблюдать только в тех случаях, когда есть соответствующие условия освещенности. Лучше фиксируешь, когда солнце над горизонтом поднимается градусов где-то от десяти до пятнадцати. Во всех других случаях океан становится малоконтрастным"^*.

^* (Там же, с. 98.)

С космической орбиты видны чередующиеся светлые и темные полосы. Их считают поверхностными следами тех внутренних волн, о которых уже подробно рассказывалось. Изучение этого явления природы даже современными средствами океанологии - процесс весьма сложный и трудоемкий, требующий проведения синхронных инструментальных наблюдений во многих точках Мирового океана. Космические долговременные полеты открывают новые возможности для изучения внутренних волн. Ученые уже работают над методикой таких наблюдений.

Космонавты дают бесценную информацию о динамике вод Мирового океана. Сделанные космонавтами цветные фотографии позволили ученым воочию увидеть процессы, которые они раньше представляли только умозрительно. Взять, к примеру, течение Гольфстрим. Сколько понадобилось бы научно-исследовательских судов и буйковых станций, чтобы представить его во всем едином многообразии! На сделанных из космоса фотографиях прекрасно видны границы между теплыми и холодными струями, видны завихрения и оторвавшиеся от течения вихри, прослеживаются повторяющие Гольфстрим облачные образования. С помощью постоянного фотографирования из космоса течений можно проследить их жизнь, что необычайно важно для повышения достоверности прогнозов погоды, а также прогнозирования скоплений промысловых объектов: рыб, кальмаров, рачков и др.

Космонавты видели в Тихом океане цепочки вихрей на границах крупных течений в районах расположения островов. Им казалось, что острова как будто плывут в океане и за ними тянется кильватерный след на сотни миль, словно за огромными кораблями.

Пожалуй, самыми удивительными и пока необъяснимыми были наблюдения космонавтов за рельефом поверхности океана. В. Коваленок обнаружил поднятия поверхности воды в различных районах Мирового океана. Например, в Тиморском море у Австралии он увидел поднятие в виде высокого вала протяженностью около сотни километров. Его ширина, казалось, составляла около пятидесяти метров. В центральной части Тихого океана у Каролинских островов космонавт увидел на поверхности воды "ложбину", а в Атлантике - сводовое поднятие. На это поднятие, словно на горную вершину, казалось, наползали облака. Примечательно, что подобные образования на поверхности воды существуют, вероятно, не долго, ибо отдельные из них исчезали за несколько минут. И уж самое удивительное - это то, что на тех же самых местах они появлялись вновь. Здесь уместно привести первые наблюдения В. Коваленка за изменениями уровня поверхности Мирового океана, результаты которых в свое время сообщались в печати.

"Вы часто в океане просматриваете, может, вам покажется странной постановка вопроса - разные уровни воды?"

"Это сколько угодно. По крайней мере видим уступы... отсюда трудно цифры называть, но иногда до десятков метров уступы бывают..."

"Иногда видим несколько уступчиков поменьше - ступеньками, ступеньками..."

"Да? И такие бывают?"

"Бывают... В обоих полушариях где-то в районе двадцатых широт эти явления особенно часто наблюдаются".

"То, что вы наблюдаете, имеет очень большое значение. Вы, пожалуйста, тщательно фиксируйте конкретные районы".

"Хорошо. Мы наблюдали уступы, но пока их не фиксировали, потому что не понимали, что это такое... Сейчас будем это делать. Надо включить наблюдения за такими явлениями в будущую подготовку космонавтов и программу их наблюдений"^*.

^* ("Салют-6". Материалы из газет СССР, ПНР, ГДР. с. 99.)

Этот важный диалог "Салют-6" - Земля", несмотря на неожиданность явления, свидетельствует о том, что оно их не застало врасплох. Космонавты правильно сориентировались и соответственно озадачили "землю". В результате наблюдения за поверхностью Мирового океана вошли в программу дальнейших работ экипажей долговременных орбитальных станций "Салют".

Явление резкого изменения уровня Мирового океана пока не находит достоверного объяснения. Попытки же списать его на счет обмана зрения опроверглись многократными наблюдениями. Известно, что благодаря неравномерности ускорения силы тяжести, проще, гравитации, уровень Мирового океана отклоняется от формы идеального геоида. Но даже в самых крайних случаях изменения уровня океана составляют десять метров на сто километров расстояния. Такие уклоны едва ли можно заметить с орбиты. Изменения уровня, связанные с течениями и сгонно-нагонными ветровыми процессами, тоже не столь велики, чтобы их сравнить с явлениями, которые видели космонавты. Пока предполагают, что на наблюдения космонавтов повлияли какие-то оптические эффекты. Однако таким суждением ограничиваться нельзя, ибо за ним можно просмотреть что-то неизвестное в гравитационных изменениях, которые могут существовать в Мировом океане.

Большое значение имеют космические наблюдения для рыболовства. С орбиты хорошо различимы цветовые неоднородности океана, которые связаны с наличием различных минеральных и органических примесей в морской воде, включая мелкие живые организмы. Напомним, что синий цвет в океане - это цвет пустыни, а желтый - бурной жизни. Обнаруживая различные желтые и бурые пятна на поверхности океана, космонавты сообщают о них рыбакам, которые направляют в эти районы поисковые суда. Иногда пятна являются следствием скопления медуз, но чаще - скопления фито- и зоопланктона. К Если же есть планктон, то там либо кормится рыба, либо придет кормиться. А это для промысловиков знать важно.

Обратимся опять к диалогу "Салют-6" - Земля", когда на станции работали В. Коваленок и А. Иванченков.

"Здравствуйте, "Фотоны". Вас приветствует госцентр "Природа". Скажу несколько слов по вашим наблюдениям Охотского моря. Там сейчас происходит цветение планктона. Это то, что вы наблюдали в виде ярко выраженных зеленых пятен на поверхности моря. Специалисты института рыбного хозяйства говорят, что в этот период резко возрастает фотосинтез, интенсивно размножаются микроорганизмы, микрозоо- и фитопланктон. Вот тут и жирует рыба. В общем, жизнь там бурлит. От представителей рыбной промышленности вам большая благодарность за ценные сообщения. Информация передана рыболовным судам".

"Мы вам еще по Сахалину сообщение передадим. Там, неподалеку от острова, это явление тоже наблюдается. Вот границы конкретизируем".

"Да, рыболовы просят границы фиксировать и по мере возможности - миграцию пятен. Без вас эту миграцию вообще невозможно проследить".

"Это задание потруднее, но, что можем, сделаем".

"Спасибо. Ваши наблюдения помогут в решении очень важной проблемы - оценке биопродуктивности Мирового океана. И не только это. Ведь по заявлению специалистов пока изучено всего только пять процентов Мирового океана"^*.

^* ("Салют-6". Материалы из газет СССР, ПНР, ГДР. с. 102.)

Надо сказать, что последнее, скорее, заявлено для повышения творческой активности космонавтов, ибо с подобной мизерной оценкой изученности Мирового океана согласиться нельзя.

Итак, космические исследования помогают выявлять в Мировом океане биопродуктивные районы. До введения двухсотмильных экономических зон основными областями мирового рыболовства были шельфовые поды. Сейчас же рыболовный флот вынужден идти в открытый океан, бескрайние просторы которого большей частью пустынны. Среди них есть оазисы жизни, для выявления которых требуется большой научно-поисковый флот. Помощь космонавтики, нацеливающей этот флот на возможные перспективные для рыболовства районы, резко повышает эффективность его работы. Надо оговориться, что из космоса видеть рыбные скопления невозможно, и ориентирование рыбаков идет в основном по цветовым различиям поверхности Мирового океана, вихревым образованиям, фронтальным зонам, заметным с орбиты.

В океане мореплаватели часто сталкиваются с интересными атмосферными явлениями: свечениями, полярными сияниями. Космонавты и здесь имеют преимущество в масштабах обозревания таких процессов. Летчик-космонавт К. Феоктистов первым наблюдал с орбиты полярные сияния при полете на корабле "Восход" в 1964 году. Позднее В. Коваленку и А. Иванченкову привелось видеть сияния не только в полярных широтах, но даже и в средних. Они сталкивались с этим явлением на широте до тридцати пяти градусов.

При прохождении станции близ Австралии космонавты увидели сияние необычайной интенсивности. Вот как выглядели сообщения с орбиты.

"Такое полярное наблюдали! Невиданной силы и мощности" - это слова В. Коваленка.

"Самое удивительное, - вступает в разговор А. Иванченков, - то, что мы впервые видели сияние малинового цвета. Как зарево полыхало. И на нем полосы переливались... Все время шла волнами такая интенсивная смена цветов, будто рожь в поле волнуется, вот так все это под нами прокатывалось".

"Цветомузыка, - врывается в эфир восторженное определение В. Коваленка, - настоящая цветомузыка"^*.

^* ("Салют-6". Материалы из газет СССР, ПНР, ГДР. с. 111.)

Однажды ночью в тропических широтах Тихого океана мне тоже довелось наблюдать необычную картину. Почти половину неба закрывали тяжело нависшие над горизонтом облака. На другой части неба сверкали звезды. Внезапно где-то на границе между облаками и чистым небом появилось слабое серебристое мерцание, которое постепенно перешло в перепоясывающую небосвод и отсвечивающую холодным светом дугу. Она выглядела безжизненной, монотонной, но со временем в ней стала различаться гамма цветов, присущая обычной радуге. Это видение было настолько неожиданным, что не сразу пришла мысль о полярном сиянии.

Сияния происходят преимущественно в высоких шпротах обоих полушарий нашей планеты. Поэтому они так и названы. Вместе с тем, как видим, они случаются в тропических и даже экваториальных районах земного шара.

Полярные сияния разнообразны и непостоянны по форме. Они проходят через все цвета радуги, но больше всего излучают серебристый и серебристо-зеленый свет. Их яркость в одних случаях сравнима с интенсивностью свечения Млечного Пути, в других - сияние еле заметно на темном небе.

Причудливость, изменчивость и внезапность издавна привлекают к этому своеобразному явлению природы внимание людей. Упоминания о полярных сияниях есть в классической греческой литературе. Они хорошо знакомы жителям России, которые в старину называли сияния пазорями.

Каждый переход этого небесного видения, по свидетельству писателя П. И. Мельникова-Печерского, обозначался на Руси особым метким словом. Начало сияния называли белью или отбелью, ибо в это время на небе разливается подобный Млечному Пути белый свет. В какой-то момент сияние может принять розовый оттенок и побагроветь. Такой эффект называли зорями. Расходящиеся по небу млечные полосы нарекли лучами. Когда лучи превращаются в цветные радуги, употребляли слово "столбы". Бывает, что столбы краснеют. Об этом говорили: "Багрецы наливаются". Если на небе происходит похожее на мечущийся свет прожекторов движение, то считали, что столбы играют. О мерцающем сиянии говорили: "Зори (или столбы) дышат".

Трудно что-либо добавить к таким образным обозначениям, созданным народной мудростью. И тем не менее существует строгое научное разграничение сияний. Их делят на основные элементарные формы: однородные дуги и полосы, лучистые виды, диффузионные и неправильные пятна, большие однородные диффузионные поверхности. В природе сияния состоят из наложенных друг на друга элементарных форм, чем и порождается их необычайное разнообразие в силу огромного числа всевозможных комбинаций.

Из сказанного нетрудно заметить, что интенсивность сияний, видимых из космоса и Земли, разная. Не случайно космонавты обращали внимание на силу и масштабы свечения, поскольку они находились в более благоприятных условиях для наблюдений, чем земляне. Не говоря уже об отсутствии атмосферных помех, космонавты могли одним взглядом обозревать несравнимо большие пространства, чем это доступно нам.

Свечение верхних разреженных слоев атмосферы возникает в результате взаимодействия ее атомов и молекул с вторгающимися в атмосферу из космических далей частицами больших энергий. Замечено, что частота и интенсивность сияний в значительной степени связаны с активностью Солнца. Во время магнитных бурь полярные сияния нередко смещаются в районы, прилегающие к экватору. Это объясняется деформацией силовых линий магнитосферы.

Еще в начале века исследователи Арктики установили, что большинство дуг полярных сияний имеет правильную форму, и их направление совпадает с геомагнитными параллелями, а изгибы довольно устойчиво повторяют формы береговой линии. Это явление назвали "береговым эффектом". Советский геолог Борис Семенович Русинов, изучавший полярные сияния более четверти века, пришел к выводу, что всполохи света не только сопряжены с процессами, происходящими на Солнце и в верхних слоях атмосферы, но и отражают геологическое строение местности.

Взаимодействие потока солнечной радиации, вызывающего полярные свечения, с магнитным полем Земли делает это явление своеобразным "электромагнитным эхом", характеризующим электрические и магнитные свойства, а также структуру отражающего его комплекса горных пород. Солнечные излучения, порождающие полярные сияния, наводят электрические и магнитные поля одновременно в атмосфере и земной коре, которые, со своей стороны, оказывают влияние на свечение верхних слоев атмосферы. Получается своего рода замкнутый круг, несущий в себе для геологов много полезной информации. Иными словами, полярные сияния могут служить геомагнитными индикаторами для определения районов залежи полезных ископаемых. Так, уже сейчас удалось оконтурить пока труднодоступные для исследования районы, где следует ожидать крупные залежи магнитного железняка. Пробные изыскания подтвердили правильность этого заключения.

Наш соотечественник М. В. Ломоносов первым пришел к выводу об электрической природе полярных сияний и определил высоты свечения. Ему также принадлежит первая попытка научной классификации этого небесного видения. Ученый сделал несколько десятков гравюр полярных сияний.

Полярные сияния давно уже являются предметом тщательного изучения. Космические наблюдения резко расширяют возможности ученых в познании природы и следствий этого красочного зрелища. Считается, что полярные сияния могут также служить источником информации о процессах, протекающих в околоземном космическом пространстве. Недавно осуществлены эксперименты по искусственному образованию полярных сияний в атмосфере.

В природе, пожалуй, нет более загадочного явления, чем земной магнетизм. Космические исследования позволили узнать о существовании магнитного поля на других планетах. Таким образом, магнетизм представляет собой не только земное, но и общепланетарное явление.

Это открытие еще больше осложнило проблему. И тем не менее недавно советские ученые сумели создать новую модель магнитного поля Земли. В этом немалую роль сыграли космические исследования. Благодаря изучению магнитных полей в Мировом океане и измерений с искусственных спутников Земли у ученых появилась возможность создать единую планетарную карту нормального магнитного поля нашей планеты, которая может служить известным эталоном для повсеместного выделения магнитных аномалий, позволяющих судить о геологических особенностях строения земной коры и направлениях поиска полезных ископаемых. Ярким примером таких особенностей является Курская магнитная аномалия.

Говоря о магнитном поле Земли, мы коснулись важной стороны космических наблюдений - беспилотных космических аппаратов, оснащенных специальной техникой для изучения нашей планеты. Нередко высказываются суждения о том, что бесстрастные искусственные спутники Земли дают более достоверную информацию, чем космонавты, восприятие которых осложняется эмоциями. Действительно, столкнувшись с необычным феноменом, человек не может отрешиться от особенностей своего восприятия. Но это не недостаток, а скорее достоинство. Именно это и недоступно бесстрастным аппаратам. Даже простые визуальные наблюдения из космоса дают несравнимо больше, чем можно зафиксировать на самом прекрасном снимке. Эмоции, пытливость, творческое осознание позволяют человеку посмотреть на новое явление с разных сторон. Здесь решающую роль играет эффект своеобразного присутствия. Все вместе взятое дает возможность правильной оценки явления. И только после этого наступает время аппаратов, которые станут давать систематическую инструментальную информацию, необходимую для глубокого изучения явления. На этом этапе опять потребуется вмешательство человека для коррекции инструментальных наблюдений.

Орбита - это пока то место, куда не посылают "узких" специалистов. Ведь на орбитальных станциях ставятся десятки экспериментов, за каждым из которых стоят целые отрасли знаний. Главное в подготовке космонавтов состоит в том, чтобы они могли правильно понимать смысл просьб, заданий и консультаций различного профиля ученых, могли с ними грамотно контактировать. Космонавт не может освоить все области знаний, с которыми ему приходится сталкиваться на орбите. От него требуется специализация по выполнению предусмотренных программой экспериментов и наблюдений. Успех этой работы прежде всего зависит от пытливости, чувства поиска и вдумчивости космонавта. Как все это спросить с автоматов?

Несмотря на широкопрофильность, у многих космонавтов есть свои любимые области знаний, в которых они преуспевают. Так, уроженец белорусской деревни Белая, стоящей на небольшой речке Нача, В. Коваленок загорелся Мировым океаном. Выполненная им работа по изучению Мирового океана является весомым вкладом в отечественную океанологию. После 140-суточного полета В. Коваленка наблюдения за состоянием Мирового океана в целях рыболовства и океанологии стали систематическими.

Благодаря космонавтике огромные просторы океана стали доступны наблюдениям сразу на больших площадях, а не в ограниченных районах, как это можно сделать с кораблей. Космос дал огромный, поток информации, в сотни раз превышающий сведения, добытые за многие годы океанографических экспедиций. Подавляющая часть этих сведений получена с искусственных спутников, которые методично виток за витком собирают данные о температуре воды, делают и передают по радиоканалам снимки поверхности океана. В нашей стране начата организация службы космических наблюдений за Мировым океаном. У рыбников появился главцентр "Океан", собирающий и использующий космическую информацию в рыбопромысловых целях. Созданы космические подразделения в океанологических институтах Академии наук СССР. С полной уверенностью можно сказать о том, что космос открыл новую эру в исследовании Мирового океана.