Сканировал Игорь Степикин

Перспективы

Гипотезы

Нерешенные проблемы

БУДУЩЕЕ НАУКИ
МЕЖДУНАРОДНЫЙ ЕЖЕГОДНИК
Выпуск шестой

ИЗДАТЕЛЬСТВО «ЗНАНИЕ» 1973

001

Б90

РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ

В И. ГОЛЬДАНСКИЙ, В. А. КИРИЛЛИН, Б. Г. КУЗНЕЦОВ (председатель), И. М. МАКАРОВ, В. П. МАСЛИН, В. И. СИФОРОВ

Ответственный редактор Е. Б. ЭТИНГОФ

Т. п. 1973 г. № 1

МАРКОВ М. А.
МАКРО-МИКРОСИММЕТРИЧЕСКАЯ ВСЕЛЕННАЯ

МОИСЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ МАРКОВ— физик, академик, академик-секретарь Отделения ядерной физики АН СССР, заведующий сектором Физического института им. П. Н. Лебедева АН СССР. Основные исследования посвящены фундаментальным проблемам структуры вещества, в том числе трудностям квантовой теории точечной частицы. В последние годы им выдвинута идея так называемых фридмонов и развиваются различные аспекты этого космологического подхода к теории элементарных частиц.

Человека всегда интересовал мир «в огромном целом» — Вселеннная. Опыт человека и даже Человечества ограничен во времени и пространстве, поэтому представление о мире в целом всегда являлось и является экстраполяционным представлением. Эта экстраполяция в стремлении найти обоснованное в какой-то мере суждение о мире «в целом» всегда была направлена, коротко говоря, «от меньшего к большему». В этом смысле можно говорить о «стреле» исследований, направленной на достижение понимания характерных свойств мира как целого. Действительно, двигаясь в своем исследовании окружающего нас мира от «меньшего к большему» — от исследований земных расстоянии к межпланетным, к межзвездным и далее, мы поразительно многое узнали о существенной части Вселенной.

Но спрашивается, единственный ли это путь исследования Вселенной?

В дальнейшем речь пойдет о том, что этот путь исследования от «меньшего к большему» может действительно оказаться не единственно мыслимым путем познания Вселенной, именно Вселенной как мира «в целом».

Во всяком случае, в рамках современных представлений о геометрических свойствах пространств, определяемых плотностью вещества, могут оказаться ситуации, когда исследование «от меньшего к большему» неожиданно приведет снова к «меньшему», к расстояниям и закономерностям микромира.

А исследование от «большего к меньшему», от макромира к объектам микромира может снова привести к большим, к огромным, ультрамакроскопическим размерам, снова привести к мирам макроскопических явлений.

В этом, казалось бы, парадоксальном утверждении, как мы увидим ниже, нет никакого парадокса, оно даже не является следствием каких-либо экстравагантных гипотез, изменяющих природу физических законов, установленных или, скажем осторожнее, пока общепринятых в науке. Можно напомнить, что мечтатели, поэты с давних пор в своих фантазиях пытались в разных формах воспроизводить повторяемость явлений макрокосмоса в поэтическом микромире.

Эти поэтические картины рисовались в глубокой древности последователями Будды и поэтами недавнего прошлого. Совсем относительно недавно В. Брюсов в своем стихотворении «Мир Электрона» также коснулся этой темы:

Быть может эти электроны
Миры, где пять материков,
Искусства, знанья, войны, троны
И память сорока веков!

Еще быть может каждый атом —
Вселенная, где сто планет;
Там все, что здесь в объеме сжатом,
Но также то, чего здесь нет.

Впрочем, как это часто бывает, реальность, действительность оказывается богаче поэтической фантазии.

И та картина, возможность которой возникает на основе строгих теорий, выглядит в этом смысле более фантастичной, более богатой и разнообразной по свому содержанию.

Дело в том, что согласно общей теории относительности в физическом мире реализуются неэвклидовы геометрии. И вот эти новые возможности, неизвестные мечтателям прошлого времени, естественно, отсутствуют в их поэтических фантазиях.

В настоящее время, именно после Эйнштейна (1916 г.), возникло понимание того, что геометрические свойства пространства реального мира существенным образом определяются распределением материи; что отношение длины окружности, например, к радиусу в реальном пространстве, не является величиной данной априори. В реальной физической системе это отношение зависит от плотности вещества в данной системе. После Фридмана (1922 г.) возникло понимание и того, что сами длины, отрезки линий, радиусы, физические «линейки» могут оказаться непостоянными во времени: они могут со временем, например, увеличиваться или уменьшаться. Как известно, есть серьезные основания полагать, что в нашем реальном мире в настоящее время происходит удлинение «линеек». Это удлинение линеек пропорционально их длине и заметно лишь на очень больших расстояниях, где оно наблюдается как радиальное движение отдаленных звезд. Или, что то же — согласно этим экспериментальным данным, Вселенная наша нестатична, т. е. ее пространство нестатично, оно расширяется с некоторой скоростью, зависящей от расстояния.

Не исключено также, что Вселенная наша имеет конечные размеры, что пространство наше, отмеряемое от заданной точки, имеет конечный радиус. Не исключено также, что в известном смысле оно замкнуто или почти замкнуто (Примеч.- Говорят также в этом случае — «метрика» пространства является закрытой.), что и процесс расширения Вселенной ограничен некоторым ее максимальным радиусом (Примеч.— В закрытой метрике Фридмана радиус мира зависит от некоторого параметра h в виде а = а₀(1-cosh), а параметр h, в свою очередь, просто связан со временем t

.) а₀. Это a_o — радиус мира полностью определяется количеством материи, массой (M_о), содержащейся во всей Вселенной.

(1)

где k — гравитационная константа, с — скорость света.

Для дальнейшего необходимо сказать несколько слов о понятии замкнутости пространства.

Пусть какая-то материальная система в данный момент характеризуется плотностью вещества, одной и той же по своему значению во всех точках системы. Если плотность вещества достаточно большая, то согласно общей теории относительности могут существенно измениться геометрические свойства пространства. Упомянутое выше отношение длины окружности к радиусу может, например, начиная с некоторого значения, уменьшаться с ростом радиуса, которым описана эта окружность.

А в пределе при некотором радиусе r_о это отношение может оказаться равным нулю. Именно такая ситуация возникает в закрытом пространстве, например, Эйнштейна или Фридмана.

Повторим описание обсуждаемой ситуации не в плоскости, а в трехмерном пространстве. Выбирая произвольную точку в данном пространстве, заполненном веществом, мы описываем вокруг этой точки сферы со все возрастающим радиусом, каждый раз замеряя всю поверхность данной сферы.

Если плотность вещества достаточно велика, мы можем обнаружить такую закономерность. Вначале с ростом радиуса поверхность сферы возрастает, но затем после некоторого значения радиуса поверхность сферы начинает непрерывно уменьшаться.

Здесь мы вступаем в конфликт с наглядным привычным представлением, основанным на нашей практике. Непривычным оказывается то, что с увеличением радиуса сферы мы заключаем в описываемую сферу все большее и большее количество атомов вещества, а поверхность сферы, внутри которой находится это вещество, с ростом радиуса уменьшается. Более того, при некотором предельном радиусе r₀ вся поверхность сферы может стянуться в точку (Примеч.- Математически радиус в таком пространстве задается, например, величиной r=а₀k, где k меняется от нуля до p, а поверхность, описываемая этим радиусом, задается выражением s=a₀²sin²k (2). Из этой формулы видно, что с ростом радиуса при изменении k от нуля до p/2, поверхность s растет от 0 до a₀², но при дальнейшем увеличении радиуса (росте k от p/2 к p), поверхность сферы начинает уменьшаться и при k = p (т. е. sin p =0) поверхность S стягивается в точку.) — другими словами, как говорят, пространство данной системы замыкается.

Таким образом, можно очень грубо изобразить свойства пространства закрытого мира. В настоящее время обычно обсуждаются нестатические закрытые миры. Такой сферический мир способен расширяться до размеров некоторого радиуса a₀, даваемого формулой (1). Минимальная плотность вещества в этот момент мгновенного покоя материи дается выражением

(3)

Хотелось бы подчеркнуть то очень важное обстоятельство, что закрытый мир в принципе может образоваться любых малых размеров (любых а₀ = a_max) из вещества любой малой массы М₀. Но необходимая однородная плотность материи должна в момент максимального расширения объекта удовлетворять соотношению (3).

Если, например, массу вещества, равную массе Галактики (M₀~10⁴⁴ г), замкнуть в такой мир Фридмана, то этот мир согласно (1) имел бы максимальные размеры

a_max ~ 10¹⁰ км

и минимальную плотность

r_min~10^-4 г/см³.

Переходя к большим плотностям (r_min), можно ограничиться меньшими массами М₀ для образования соответствующего закрытого объекта.

Для массы, равной солнечной (M₀~10³³ г), максимальные размеры закрытого мира становятся порядка одного километра, а плотность — близкой к ядерной

r_min~10¹⁸ г\см³.

Если отважиться и взять массу M₀~10^-5 г (Примеч.— Это значение массы любопытно тем, что его можно построить из мировых констант

h — постоянная Планка.), то соответствующий «радиус мира» для данной замкнутой системы возникает тоже в виде известной со времен Планка комбинации констант размерностью длины (Примеч.- Но при таких малых параметрах мы вступаем в пока не исследованную область квантовой гравитации.)

Одно из характерных свойств закрытых систем заключается в том, что полная масса или полная энергия неизбежно равна нулю.

Это свойство системы интерпретируется таким образом, что гравитационное притяжение, которое действует между частицами, уменьшает полную энергию системы (Примеч.— То есть в момент покоя всех частиц полная энергия системы равна их энергии покоя (Nmc²) минус энергия гравитационного взаимодействия всех частиц друг с другом —

.) до такой степени, что она оказывается в точности равна нулю. Или, что то же, оказывается равной нулю полная масса системы, и это при наличии огромного числа атомов в ней!

Если какой-либо сферической поверхностью вырезать часть закрытого мира, если, другими словами, описать вокруг какой-то точки сферу радиусом r₀~a₀c₀ и удалить всю материю за пределами этой сферы, т. е. в области больших радиусов r, то оказывается, что в этом случае полная масса вещества внутри сферы отлична от нуля. Более того, при c от нуля до p/2 полная масса непрерывно возрастает, но при радиусах r = a_оc₀, где c₀p/2, полная масса начинает уменьшаться и, когда берется все пространство системы (c = p), полная масса обращается в нуль (Примеч.— Полная масса вещества внутри сферы радиуса r₀= a₀k_о равна

М = 4/Зpma₀³sin³k,

m— плотность вещества в этот момент.). Но здесь мы подходим к изложению одной из удивительных возможностей, реализация которой не может не поражать наше воображение.

Действительно, если в рассматриваемой системе взять c₀ очень близким к p (т. е. c₀ = p—d, где d—очень мала), то полная масса системы может быть как угодно близка к нулю, она может быть, в принципе, равна массе какой-либо элементарной частицы, например массе нейтрона. А внешняя сфера, которая окружает систему соласно формуле (2), при малости d может иметь также соответствующие микроскопические размеры.

Таким образом, наблюдателю, находящемуся вне рассматриваемой сферы, система представляется микроскопической массы и микроскопических размеров.

Но эта картина не зависит от того, сколько вещества находится внутри столь малой поверхности. Ведь если бы удалось проникнуть внутрь этой малой сферы и двигаться к ее центру от c = p-d к c = p/2, то соответствующие сферы быстро бы увеличивались в своих размерах. Размеры быстро стали бы макроскопическими, а затем ультрамакроскопическими. Мы могли бы встречать на своем пути звезды, галактики, небесные тела с организованной жизнью, если угодно, и цивилизации... И все это — заключенное во внешнюю сферу микроскопических размеров. Правда, рассмотренный пример оставляет некое подозрение в его искусственности, реальности: операция вырезания из закрытого мира его части — это, конечно, в принципе мыслимый эксперимент, но почему такие почти замкнутые миры, — будем говорить осторожно системы (Примеч.— Рассмотрение закрытой метрики обычно ведется в применении к Вселенной в целом.) — обязательно должны реализоваться в природе?

В данном случае природа удивительным образом идет навстречу этим поразительным возможностям.

Дело в том, что, кроме равенства нулю полной массы закрытой системы, как оказывается, должен быть равен нулю и ее полный электрический заряд.

Если, например, мы приготовили бы какую-то систему, которая по своим параметрам должна была иметь закрытую метрику, и если эту систему «подпортить» внесением электрического заряда, то система «откажется» быть закрытой. Это значит, что, описывая сферические поверхности вокруг «центра» системы, мы бы имели вначале с ростом радиуса знакомую нам картину, т. е. вначале поверхности сфер увеличивались бы, как и раньше, до c = p/2. Затем, если электрический заряд не очень большой, как и раньше, поверхности этих сфер соответственно уменьшались бы. Но в отличие от случая незаряженной системы уменьшение сфер не идет безгранично — оно останавливается на какой-то минимальной сфере (горловине), а затем с ростом радиуса поверхности начинают снова возрастать. На больших радиусах геометрия становится эвклидовой и поверхность сферы как угодно приближается к численному выражению, даваемому привычной формулой

S = 4pr².

Наблюдатель, находящийся в области этих больших радиусов (r), на относительно больших расстояниях от системы «видит» ее в виде объекта, максимальные размеры которого характеризуются минимальной сферой.

Естественно, что величина этой минимальной сферы зависит от величины полного электрического заряда системы.

Расчеты дают для радиуса этой минимальной сферы (горловины) выражение

где e — полный электрический заряд системы. Но самое поразительное, что природа еще дальше идет навстречу обсуждаемым возможностям. Именно оказывается, что в этом случае возникает такая ситуация, при которой система автоматически стремится уменьшить свой полный электрический заряд до некоторого минимального заряда за счет своеобразного зарядового излучения.

Как оказывается, в области вблизи минимальной сферы возникает предельно большое электростатическое поле (Примеч.- Этот электрический потенциал имеет предельно большое значение:

, которое не зависит от величины электрического заряда. С увеличением заряда увеличивается лишь незамкнутость системы — радиус горловины. Сферы, о которых шла речь выше, выполняют как бы роль линз --с уменьшением поверхности сферы увеличивается плотность силовых электрических линий и когда потенциал достигает значения

, дальнейшее увеличение плотности силовых линий становится невозможным, следовательно, становится невозможным дальнейшее уменьшение поверхности сферы.), способное в пустоте порождать электронно-позитронные пары. Если система, например, вначале была заряжена отрицательным зарядом, то позитрон рожденной пары будет падать на систему (Примеч.- Описание процесса перехода системы в конечное состояние с минимальным зарядом нами сильно упрощено и требует ряда оговорок. Масса системы стремится к указанному пределу лишь в случае, когда система находится в состоянии расширения (антиколлапс). В случае же коллапса конечная масса при электрическом заряде, равном нулю, вычисленная классически, не может быть меньше половины исходной массы. Правда, эффект рождения и аннигиляции электронно-позитронных пар разыгрывается в таких условиях, что квантовое рассмотрение может внести существенные поправки.), уменьшая ее полный заряд, а электрон пары излучится, уйдет в пределе на бесконечно большое расстояние от системы. Оценки показывают, что этот процесс уменьшения полного заряда системы идет при любом значении начального заряда до одного и того же значения конечного заряда z_f<137 е, очень возможно, близкого или даже равного е — одному заряду электрона. Полная масса всей системы в этом конечном состоянии оказывается равной m_f ~

~ 10^-6 г, а размеры системы для внешнего наблюдателя (горловинная сфера)

r_h ~ 10^-33 см.

Не будет назойливым напомнить, что «внутри» этого микроскопического объекта могут находиться звездные системы, галактики, цивилизации...

Подобные объекты были названы фридмонами: их метрика становится метрикой закрытого мира Фридмана при заряде, стремящемся к нулю (Примеч.— Напомним, что ансамбль данного типа фридмонов, например, фридмонов электростатических, является действительно ансамблем тождественных частиц, частиц тождественных по своим внешним параметрам, но по своим внутренним структурам все члены ансамбля могли бы различаться между собой самым кардинальным образом.

Фридмон может включать в себя целую Вселенную, со всеми своеобразиями этих ультрамакроскопических образований, но минимальное количество материи, которая может образовать фридмон, это около 10^-5-10^-6 г,

q — заряд векторного нейтрального мезонного поля, Можно высказать гипотезу, что где-то при этом значении массы лежит верхняя граница собственной энергии элементарной частицы, максимальное значение массы, которым элементарная частица принципе могла бы обладать (так называемый «максимон».).

Не исключено, что подобные объекты могут возникать не только из рассматриваемых фридмановских систем, возмущенных присутствием электрического заряда. Любой другой специфический заряд — источник любого векторного поля (b, j, w — мезонные поля, и т. д.) может быть виновником возникновения такой почти закрытой системы с микроскопической полной массой, микроскопическим конечным специфическим зарядом и микроскопическими внешними размерами (Примеч.— Некоторые соображения о так называемых «черных дырах» (если они окажутся правильными) противоречат данному утверждению, именно в случае массивного векторного поля внешнее поле таких систем может исчезать.). Более того, если «приготовленную» в мысленном эксперименте модель фридмановской закрытой системы (пылевидная материя без давления) привести в сколь угодно медленное вращение, то в силу закона сохранения момента вращения, так же как и в случае заряда, метрика системы окажется незамкнутой: ее полная масса будет определяться только энергией вращения (моментом вращения), именно

где J — момент вращения. Как и в случае заряженной системы, которая стремилась стать предельно закрытой, излучая заряд, так и вращающаяся система с такими свойствами, по-видимому, стремится различными путями свести свой момент вращения к минимальному значению h и полную массу к значению

очень близкому к массам различных фридмонов, о которых шла речь выше (Примеч.- Хотя внешняя метрика вращающейся системы является метрикой Керра — метрикой с осевой симметрией, этот объект все же целесообразно называть «вращающимся фридмоном», так как при I ® 0 внутренняя метрика системы по условию стремится к метрике Фридмана. Правда, переход к предельному случаю (I ® 0) требует более осторожного рассмотрения, так как при I ® 0 может оказаться не полностью закрытый мир Фридмана. Пока не построена внутренняя метрика рассматриваемых систем, которая продолжала бы внешнюю для системы метрику Керра.).

Таким образом, в рамках общей теории относительности могут реализовываться системы с внешними микроскопическими параметрами (массой, зарядом, размерами), и внутренней структурой, которая представляется ультрамакроскопическим миром. Поражает возможность существования описанного выше автоматизма в образовании фридмонных ансамблей тождественных частиц.

Если бы господь бог по своему произволу начал творить вселенные с критической плотностью, вселенные, различные по числу Галактик, по уровню существующих цивилизаций, по полному электрическому заряду, то через некоторое время творец увидел бы вместо различных вселенных ансамбль тождественных микроскопических частиц — электростатических фридмонов...

Таким образом, перед нами объекты микромира — типа элементарных частиц с такой удивительной внутренней макроскопической структурой. Возникает вопрос, не являются ли все так называемые элементарные частицы различными видами фридмонов. Подобная картина, с некоторой точки зрения, очень соблазнительна.

В духе фантастических романов можно было бы полагать, что в глубинах (действительно в глубинах) какого-либо нейтрона на какой-то планете находится автор, который также пишет статью для своего издания «Будущее науки» о макро-микросимметрической Вселенной.

Но отождествляя элементарные частицы с фридмонными системами, мы вступаем на путь гипотетических утверждений, которым мы пока не можем сопоставить соответствующую теорию элементарных частиц, хотя априори нельзя утверждать, что подобная теория принципиально не может быть построена. В случае успеха мы обладали бы в высшей степени последовательной концепцией всего сущего.

Хотелось бы подчеркнуть, что, анализируя возможность существования таких объектов, как различные по своей природе фридмоны, мы не строили каких-то специфических гипотез, а исследовали различные ситуации в строгих рамках современной теории. Исследовали такие ситуации, для которых характерна не нарочитая надуманность и исключительность, а, наоборот, автоматизм возникновения и в данных условиях своего рода неизбежность.

Теперь после несколько затянувшегося введения мы подходим непосредственно к обсуждению возможного своеобразного взгляда на Вселенную на «Мир в целом». По идее содержание предыдущих страниц призвано сделать понятным положение, анонсированное в самом начале статьи: «...могут оказаться ситуации, когда исследование «от меньшего к большему» неожиданно приведет снова к «меньшему...»

Эта фраза, брошенная во введении без дальнейшего пояснения, конечно, звучала как парадокс.

Теперь же раскрывается в полной мере ее конкретный, по-своему обыденный и прозаический смысл.

С точки зрения изложенного выше не исключено, что окружающий нас мир представляет собой некий фридмон (Примеч.- Вернее, фридмон в состоянии антиколлапсе, в состоянии так называемой «белой дыры».). Это значило бы возможность существования «внешнего» по отношению к нашему фридмону пространства, с которым наш мир связан через горловинную сферу микроскопических размеров. Это значило бы, что для наблюдателя в «том пространстве» в его экспериментах наша Вселенная представляется объектом микроскопически малой массы с микроскопически малыми размерами.

Итак, призовем на помощь в мыслимом эксперименте существо типа «максвелловского демона». В своем полете от «центра» нашей Вселенной (Примеч.- Следует иметь в виду, что в закрытом мире Фридмана нет никакого выделенного центра, но это свойство метрики теряется, когда мир оказывается полузамкнутым.) к ее горловине, пройдя ультрамакроскопические межгалактические расстояния, в горловине он снова встретился бы с ультрамикроскопическими параметрами, а вылетая «наружу» через головину, с удивлением обнаружил бы, что та Вселенная, откуда он «родом», представляется здесь микроскопическим объектом.

На этом путешествие исследователя могло бы и кончиться.

В этом случае мир, как целое, и его структура исчерпывались бы образом фридмона в бесконечном, например, эвклидовом пространстве. Но могло бы случиться и иначе. Действительно, если в этом новом для него пространстве существуют и другие фридмоны и другие элементарные частицы, которые здесь также группируются в макроскопические тела — планеты, звезды, галактики, то путешественник снова в своем дальнейшем полете отмеряет ультрамакроскопические расстояния в световых годах. Но средняя плотность вещества и в этом другом пространстве может оказаться близкой к критической, иными словами, это новое пространство также может оказаться почти замкнутым и снова связанным микроскопической горловиной со следующим пространством... В принципе такая повторяемость микроскопического и макроскопического может быть неограниченной. И в этом смысле мыслим своеобразный вариант бесконечной Вселенной.

Но эта бесконечность с повторяемостью макро— и микромиров в принципе могла бы быть продолжена (в смысле «стрелы» исследования, о которой речь шла в первых фразах статьи) и в обратном направлении — именно, наш исследователь, который начал путь с некоторой точки нашей Вселенной к отдаленным звездам, мог бы обнаружить при старте некий фридмон — микроскопический объект. Наделенный нетривиальной способностью проникать через горловину фридмона, путешественник мог бы обнаружить макроскопические объекты и целую Вселенную (если фантазировать, так фантазировать)— новые цивилизации.

Но среди материи этого мира его внимание мог привлечь снова какой-либо фридмон, и путешественник снова мог бы оказаться в областях явлений микромира. Но проникнув через горловину... и т. д.

Логично полагать, что во всяком случае в этом направлении также может не оказаться какого-то предела для такого мысленного путешествия.

СОБОЛЕВ В. В.
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ АСТРОФИЗИКИ

ВИКТОР ВИКТОРОВИЧ СОБОЛЕВ — астрофизик, член-корреспондент АН СССР, заведующий кафедрой астрофизики Ленинградского университета. Основные работы посвящены теоретической астрофизике.

Хорошо известно, что прогнозировать науку трудно. Однако представить себе будущее астрофизики довольно легко: с течением времени ее удельный вес в науке будет быстро расти. Это связано с постепенным исчерпанием исследуемых объектов на Земле. Для астрофизики же, изучающей физические процессы во Вселенной, нет ограничений. К тому же космические тела чрезвычайно разнообразны, а диапазон физических условий в них (плотностей, температур, гравитационных полей) отличается огромной широтой. Поэтому можно не сомневаться в том, что фундаментальные физические законы будут открываться в основном трудами астрофизиков.

Это, так сказать, долгосрочный прогноз. Однако вряд ли кто-либо решится предсказать пути развития астрофизики в ближайшие десять лет. Этому нас учит опыт прошедшего десятилетия, когда на астрофизиков обрушилась лавина открытий, предвидеть которые было совершенно немыслимо. В настоящее время перед астрофизиками-теоретиками стоит труднейшая задача — объяснить многие непонятные результаты наблюдений. Появилось даже шутливое предложение закрыть на несколько лет телескопы, чтобы за это время хоть в какой-то мере разобраться в обнаруженных фактах.

Можно указать две причины крупных астрофизических открытий последнего времени. Обе они связаны с появлением новых средств наблюдений. Одна из них — вывод астрофизических инструментов за пределы земной атмосферы с помощью ракет и баллонов. Это дало возможность наблюдать небесные тела в таких участках спектра (в далеком ультрафиолетовом и рентгеновском), которые не были ранее доступны из-за поглощения в земной атмосфере. Другая причина — возникновение радиоастрономии. Так как атмосфера прозрачна для радиоизлучения в весьма широком интервале длин волн, радиотелескопы, устанавливаются на земной поверхности.

Применение новых методов наблюдения показало удивительное многообразие окружающего нас мира. Так, были открыты радиогалактики, квазары, рентгеновские источники и другие замечательные объекты. Были также обнаружены неожиданные свойства тех объектов, которые при наблюдениях лишь в оптическом диапазоне длин волн казались нам весьма заурядными.

Современная астрофизика полна нерешенных проблем. Наиболее трудные из них связаны с выяснением происхождения источников энергии и поэтому имеют не только большое научное, но, может быть, и практическое значение. Ниже говорится о некоторых из таких проблем.

Квазары

Некоторые из объектов, обнаруженных радиоастрономами, оказались имеющими очень небольшую угловую величину (меньше одной секунды дуги). Их назвали квазизвездными объектами или сокращенно — квазарами(Примеч.- Подробнее о квазарах см. статью В. Зонна «Квазары» в пятом выпуске ежегодника «Будущее науки», — Ред.). В видимых лучах квазары удалось отождествить со слабыми звездочками, окруженными еле заметными туманностями.

Спектры квазаров были получены при помощи телескопа с диаметром зеркала 5 метров при экспозиции в несколько часов. Эти спектры поразили астрофизиков. В них присутствует лишь небольшое число ярких линий, которые не видны в спектрах других объектов. Однако вскоре удалось установить, что эти линии принадлежат известным нам элементам, но сильно смещены в красную сторону. Если через l обозначить длину волны, а через Dl — смещение линии, то величина Dl/lоказывается необычно большой — порядка единицы. Например, она равна 0,16 для квазара ЗС273 и 0,37 для квазара ЗС48.

Чем же вызывается это смещение линий в спектрах квазаров? Согласно одной гипотезе, оно имеет гравитационное происхождение. Как известно, фотон, покидающий звезду, тратит некоторую энергию на преодоление силы притяжения, т. е. его частота уменьшается. Соответствующее увеличение длины волны определяется формулой Dl/l=GM/Rc², где G —постоянная тяготения, с — скорость света, М — масса звезды и R — ее радиус. Для Солнца эта формула дает, что Dl/l=2·10^-6. Следовательно, величина M/R для квазара должна быть в 100000 раз больше, чем для Солнца, т. е. чрезвычайно велика. После обсуждения этой гипотезы она была отвергнута.

Другая гипотеза видит причину смещения линий в спектрах квазаров в эффекте Доплера, происходящем вследствие их удаления от нас. Если v — скорость удаления объекта, то смещение спектральной линии определяется формулой

, даваемой теорией относительности.

Для двух упомянутых квазаров по этой формуле получаем, что их скорости равны 45000 км/сек и 90000 км/сек соответственно. Такие скорости удаления характерны для галактик. Поэтому считается, что квазары удаляются от нас вместе с галактиками. Поскольку же для галактик установлено, что их расстояния пропорциональны скоростям, то это соотношение применяется и для определения расстояний до квазаров.

В настоящее время известно более сотни квазаров, для которых из наблюдений найдены смещения спектральных линий. Расстояния до квазаров, определенные при помощи упомянутого соотношения, оказались гигантскими — свет от квазаров идет до нас миллиарды лет. В среднем квазары находятся от нас даже дальше, чем галактики.

Знание расстояний до квазаров и их видимого блеска позволяет определить излучаемую ими энергию. Хотя квазары наблюдаются лишь в виде очень слабых звезд, но расстояния до них столь велики, что для энергии, излучаемой квазарами, получаются громадные величины — порядка 10⁴⁶—10⁴⁷ эрг/сек. Эти величины в сотни и тысячи раз превосходят энергию, излучаемую нашей Галактикой, состоящей из сотен миллиардов звезд.

Между тем размеры квазаров не могут быть большими. Даже поперечники их туманных оболочек (в которых возникают спектральные линии) не превосходят нескольких тысяч световых лет, т. е. близки к поперечникам карликовых галактик. Это следует из простого сопоставления наблюдаемых угловых размеров оболочек с расстояниями до квазаров.

Размеры же самих квазаров, излучающих основную долю энергии, должны быть гораздо меньше. Для оценки размеров квазаров большое значение имело открытие очень важного явления — переменности их блеска. Если излучение из разных частей протяженного объекта выходит одновременно, то до нас, очевидно, оно доходит в разные моменты времени, т. е. «размазывается». Поэтому кратковременные изменения излучения протяженных объектов не могут наблюдаться. Поскольку же изменения видимого блеска квазаров происходят в течение времени порядка десяти лет, то можно сделать вывод, что их размеры меньше десяти световых лет. Следовательно, столь малые по космическим масштабам объекты излучают огромные количества энергии. Так, в астрофизике возникла чрезвычайно важная и трудная проблема— объяснить происхождение источников энергии квазаров.

Для решения проблемы строения квазаров и источников их энергии в течение нескольких лет были выполнены сотни работ. Однако на них мы не будем останавливаться, так как они мало содержат бесспорных результатов. Надо признать, что прямой штурм научной крепости, называемой квазарами, не удался, и приходится приступить к ее продолжительной осаде.

Разумеется, трудности в вопросе об источниках энергии квазаров возникают лишь при допущении, что они находятся на громадных (так называемых космологических) расстояниях. Большинство современных астрофизиков придерживается именно такой точки зрения. В ее пользу свидетельствуют разные статистические соображения, а также открытие некоторых типов галактик, родственных квазарам. Однако до сих пор не прекращаются попытки обосновать и противоположный взгляд — о сравнительной близости к нам квазаров. При этом используются полученные из наблюдений особенности структурных форм квазаров и быстрое изменение этих форм с течением времени.

Несомненно, что открытие квазаров является одним из крупнейших достижений современной астрофизики. По-видимому, дальнейшее их изучение даст много ценного для астрономии и физики. Пока же наиболее сильное впечатление от изучения квазаров состоит в том, что мы еще не знаем чего-то очень существенного. Может быть, это «что-то» будет найдено при исследовании самих квазаров, а может быть, оно будет привнесено сюда извне — из других областей астрофизики.

Рентгеновские источники

Почти одновременно с квазарами были открыты и другие удивительные объекты неба — дискретные источники рентгеновского излучения. Как известно, энергия фотонов в рентгеновской области спектра в сотни и тысячи раз больше, чем в видимой области. Вследствие непрозрачности земной атмосферы для рентгеновского излучения наблюдения космических рентгеновских источников должны вестись за пределами атмосферы.

В 1963 г. при запуске высотной ракеты, снабженной специальной аппаратурой, были впервые обнаружены два дискретных рентгеновских источника — в созвездиях Кассиопеи и Скорпиона. К настоящему времени известно около 120 таких источников.

Рентгеновский источник в Тельце расположен там же, где и знаменитая Крабовидная туманность, возникшая при вспышке сверхновой звезды 1054 года. Представляет большой интерес вопрос о локализации этого источника, т. е. о том, с каким объектом он совпадает: с туманностью или со звездой, из которой она была выброшена. Однако точность локализации рентгеновских источников была невелика, и непосредственно решить эту задачу было невозможно. К счастью,— на помощь пришло случайное обстоятельство, а именно покрытие Крабовидной туманности Луной. Наблюдения, выполненные в это время, показали, что при надвижении Луны на туманность поток рентгеновского излучения убывает не внезапно, а постепенно. Отсюда следовало, что источником рентгеновских лучей не могла быть звезда. В действительности таким источником оказалась не вся Крабовидная туманность, а только ее небольшая часть. Впоследствии было обнаружено, что рентгеновское излучение идет к нам и от остатков других сверхновых звезд.

Рентгеновский источник в Скорпионе, являющийся самым ярким на небе, был отождествлен с довольно слабой звездой. Подобное же отождествление было сделано и в отношении рентгеновского источника в созвездии Лебедя. Таким образом, некоторые из источников рентгеновских лучей могут быть названы «рентгеновскими звездами». В видимой области спектра они излучают гораздо меньше энергии, чем в рентгеновской. Судя по спектру, излучение «рентгеновских звезд» является тепловым излучением очень горячей плазмы — с температурой порядка десяти миллионов градусов. При этом в рентгеновской области спектра плазменное облако прозрачно для излучения, а в видимой — непрозрачно. По-видимому, внутри плазменного облака, размеры которого порядка нескольких тысяч километров, находится очень небольшая и чрезвычайно плотная звезда.

Легко подсчитать, что тепловая энергия плазменного облака тратится на излучение в течение чрезвычайно короткого промежутка времени — порядка 1 секунды или даже меньше. И пока совсем не ясно, откуда и в какой форме поступает энергия в облако, т. е. каким механизмом поддерживается в нем высокая температура. Это еще одна из нерешенных энергетических задач астрофизики.

Большинство наблюдаемых рентгеновских источников, в том числе и упомянутые выше, относятся к нашей Галактике. Однако сильное рентгеновское излучение идет к нам также от некоторых галактик и квазаров. Эти галактики обладают той особенностью, что в их ядрах (Примеч.- См. статью В. А. Амбарцумяна «О ядрах галактик» в ежегоднике «Наука и человечество. 1969». — Ред.) происходят бурные процессы, связанные с выбросом вещества. Поэтому по рентгеновскому излучению таких галактик можно делать заключения об активности их ядер, имеющей, несомненно, огромное космогоническое значение.

Мы видим, что рентгеновские источники весьма разнообразны. В этом нет ничего удивительного, так как рентгеновская область спектра в принципе не отличается от оптической. При наблюдении же в оптической области спектра астрономы обнаружили все те многочисленные типы небесных тел, которые были известны до последнего времени.

Перспективы развития рентгеновской астрономии, возникшей совсем недавно, очень велики. Возможность наблюдения небесных тел в новом диапазоне частот (наряду с наблюдениями в освоенных ранее оптическом и радиодиапазонах) ведет к более глубокому пониманию их природы. Особую ценность представляет применение средств рентгеновской астрофизики к исследованию тех процессов во Вселенной, в ходе которых вырабатывается большое количество фотонов высоких энергий.

Вспыхивающие звезды

Значительно более скромное место, чем квазары и рентгеновские источники, занимают в современной астрофизике вспыхивающие звезды. Однако не исключено, что именно при изучении таких звезд будут сделаны важные астрофизические открытия, которые прольют свет и на природу других объектов.

В нашей Галактике существует много разных типов звезд, блеск которых внезапно возрастает, а затем постепенно падает. К ним относятся новые звезды, так называемые новоподобные переменные, звезды типа U Близнецов и другие. Можно сказать, что все эти звезды испытывают вспышки. Однако под вспыхивающими звездами принято понимать не все такие объекты, а лишь их определенную часть. Характерным представителем вспыхивающих звезд является звезда типа UV Кита. Только об этих звездах и пойдет речь ниже.

Вспыхивающие звезды в их нормальном состоянии являются карликовыми звездами с низкой поверхностной температурой. Их радиусы составляют несколько десятых радиуса Солнца, а поверхностные температуры — порядка 2—3 тысяч градусов. Такие звезды — наиболее распространенные объекты в Галактике, однако далеко не все они претерпевают вспышки. Первые вспыхивающие звезды были открыты несколько десятилетий назад, но тогда они не вызвали большого интереса. Сейчас уже известно более 50 подобных звезд. Так как блеск их очень слаб, то они обнаруживаются лишь в ближайших окрестностях Солнца. Можно предполагать, что во всей Галактике находится около 100 миллионов этих звезд, т. е. на каждую тысячу обычных звезд приходится одна вспыхивающая.

Блеск звезды при вспышке возрастает в несколько раз за время порядка одной минуты. Промежутки же между вспышками длятся часами, причем они весьма различны. Поэтому невозможно предвидеть, когда произойдет очередная вспышка. Это создает большие трудности при наблюдениях вспыхивающих звезд, осложненные уже упомянутой выше слабостью их блеска.

Вместе с изменением блеска происходят существенные изменения в спектре звезды, состоящие в усилении ультрафиолетового конца спектра и в появлении ярких линий. Создается впечатление, что на спектр звезды накладывается новый спектр, т. е. во внешних слоях звездной атмосферы возникает дополнительный источник излучения.

Объяснение явлений, наблюдаемых при вспышке звезды, пока не найдено. Понятно, что главный вопрос заключается в том, чтобы узнать, откуда берется энергия, излучаемая во время вспышки.

Как известно, в настоящее время считается, что звезды светятся за счет энергии ядерных реакций, происходящих в звездных недрах, а она переносится наружу лучеиспусканием. Однако выделение этой энергии не может быть причиной вспышки. Это следует из того, что на выход энергии из звездных недр наружу требуются в среднем миллионы лет, причем выход растягивается на время такого же порядка. Следовательно, если во внутренних частях звезды и произойдет мгновенное выделение дополнительной энергии, то это приведет лишь к ничтожной прибавке в блеске звезды в течение очень длительного времени. Никакой вспышки звезды мы, конечно, не увидим.

Наиболее радикальную гипотезу о причине вспышки выдвинул академик В. А. Амбарцумян. Он считает, что звезды возникают из сверхплотного вещества и в каждой звезде находятся остатки этого вещества, являющегося носителем звездной энергии. Сгустки дозвездного вещества перемещаются внутри звезды и могут попадать в ее наружные слои. Если здесь происходит распад этого вещества с выделением энергии, то мы и наблюдаем вспышку.

Согласно этой гипотезе, энергия, выделяемая при распаде дозвездного вещества, может превращаться в излучение особой (даже еще неизвестной нам) природы. Вместе с тем она может идти на нагрев атмосферы, вызывая обычное тепловое излучение. Астрофизики Крымской обсерватории, анализируя результаты собственных наблюдений, приходят к выводу, что осуществляется второй из указанных случаев, т. е. во время вспышки звезды к ее излучению добавляется тепловое излучение горячего газа. Однако они сами отмечают и значительную трудность для такого представления: чтобы излучать наблюдаемое количество энергии при плотностях, существующих в звездных атмосферах, область свечения газа должна быть чрезмерно большой.

Мы не будем касаться здесь других гипотез о причинах вспышек. Обратим лишь внимание на то, что вспышки звезд во многих отношениях подобны наблюдаемым на Солнце хромосферным вспышкам (т. е. вспышки в хромосфере, представляющей собой верхний слой солнечной атмосферы). Сходство между этими явлениями обнаруживается как в кривых изменениях блеска, так и в изменениях спектра. По всем внешним данным оба эти явления носят взрывной характер. Их общая черта состоит также в том, что вспышки в видимой области спектра сопровождаются сильными всплесками радиоизлучения. На основании сказанного естественно думать, что вспышки звезд происходят по той же причине, по какой происходят и хромосферные вспышки. Однако эта мысль мало продвигает нас вперед в понимании вспышек звезд, ибо причина хромосферных вспышек далеко не выяснена. Можно лишь предполагать, что их энергия черпается из энергии магнитных полей на Солнце. Впрочем, и близкие по внешним характеристикам явления могут вызываться совершенно разными причинами.

В последние годы ценный вклад в исследование вспыхивающих звезд внесен двумя нашими крупнейшими астрофизическими обсерваториями — Бюраканской и Крымской. Продолжение их работ в этом направлении выглядит весьма многообещающим. Не подлежит сомнению, что проблема вспыхивающих звезд, тесно связанная с проблемой источников звездной энергии, заслуживает того, чтобы она изучалась значительными силами.

Чем же заниматься астрофизикам?

Выше были упомянуты некоторые категории объектов во Вселенной, привлекающие к себе пристальное внимание астрофизиков. Все эти объекты задают нам большой важности загадку — о происхождении их источников энергии. Можно указать и много других типов небесных тел, причина свечения которых также непонятна. Несомненно, что энергетическая проблема — это «проблема номер один» современной астрофизики.

Вместе с тем применение новых средств наблюдений открыло перед астрофизиками огромное поле, может быть, не таких важных, но не менее интересных задач. Можно сказать, что фронт астрофизических исследований в последние годы необычайно расширился. И поскольку число работающих астрофизиков существенно не возросло, то возникает естественный вопрос: чем же должны заниматься астрофизики в первую очередь?

Разумеется, получить определенный ответ на этот вопрос мы не можем, так как науку нельзя уложить в заготовленную схему. Тем не менее обсуждение его может оказаться не совсем бесполезным.

Очень распространено стремление ученых работать в самых модных областях науки. Это приводит к скоплению внушительных сил на узких направлениях, где часто создается довольно нервная обстановка. По-видимому, целесообразно часть этих сил переключать в другие области, деятельность в которых позволит ученому более полно проявить свои способности. Опыт показывает, что работа даже в старых, кажущихся почти законченными, областях науки может неожиданно давать крупные результаты. Это относится, конечно, не только к астрофизике, но и к другим наукам. Приведем некоторые примеры.

В послевоенное время основным направлением физики стала ядерная физика с теорией элементарных частиц. И трудно было ожидать, что в такой вполне сложившейся части физики, какой является оптика, произойдут выдающиеся события. Однако недавно возник новый раздел этой науки — нелинейная оптика, и были созданы квантовые генераторы излучения, играющие теперь исключительно важную роль в разных областях науки и техники.

Уже давно сложилось впечатление, что одна из старейших отраслей астрономии — небесная механика — близка к своему завершению. Небесная механика изучает движения тел Солнечной системы (планет с их спутниками и комет) под действием силы тяготения, и трудами многих выдающихся ученых была создана весьма точная теория таких движений. Однако в связи с развитием космонавтики перед небесной механикой встала новая задача: разработать теорию движения искусственных тел в Солнечной системе. Вместе с тем полеты космических кораблей к различным планетам потребовали более подробного изучения их гравиатационных полей.

Таким образом, выяснилось, что «закрывать» небесную механику рано и ей предстоит еще долгая и славная жизнь (Примеч.- См. статью Ж. Ковалевского «Второе рождение древней науки» в третьем выпуске ежегодника «Будущее науки».).

Наиболее разработанным разделом астрофизики не без основания считается физика планетарных туманностей. Эти объекты (получившие свое название из-за того, что при наблюдениях в телескопы они похожи на планеты) представляют собой очень разреженные туманности, окружающие горячие звезды. Необычайная простота физических условий в туманностях позволила изучить происходящие в них процессы с большой полнотой. В частности, до последнего времени считалось, что наблюдаемые спектры туманностей объяснены во всех диапазонах длин волн. Однако недавние наблюдения в инфракрасной области спектра обнаружили значительный избыток излучения по сравнению с ожидавшимся. Чем вызывается это излучение — на такой вопрос пока нет удовлетворительного ответа. К этому надо добавить, что инфракрасное излучение идет также от многих звезд и галактик. Происхождение его также не выяснено, хотя оно и составляет заметную долю полного излучения Вселенной. Следовательно, исследование инфракрасного излучения планетарных туманностей, интересное само по себе, может способствовать и выяснению природы подобного излучения других объектов.

Приведенные примеры показывают (хотя в этом, возможно, и не было необходимости), что и в старых областях науки имеется достаточный простор для поисков и открытий. Поэтому, в частности, и в астрофизике должны вестись интенсивные исследования в уже сложившихся направлениях. Здесь, однако, нас подстерегает другая опасность: можно увлечься изучением однотипных объектов стандартными методами. А так как объектов во Вселенной великое множество, то в большом числе могут выполняться и похожие друг на друга работы. Например, массовый характер имеет нахождение кривых блеска переменных звезд и расчет звездных моделей. Не вполне ясно, в какой мере нужны подобные исследования. Обычное мнение состоит в том, что это кирпичи для построения здания науки. Однако не слишком ли много делается таких кирпичей, которые потом нигде не используются?

Проблема выбора направлений научной работы весьма остро стоит для астрофизики, так как область ее исследований безгранична. От правильности такого выбора зависит не только темп развития астрофизики, но и степень целесообразности материальных затрат, которые в больших размерах необходимы для строительства астрофизических инструментов.

Может быть, в ближайшие годы условия для быстрого развития астрофизики еще не станут особенно благоприятными, так как она не относится к наукам, приносящим непосредственную практическую пользу. Однако астрофизика оказывает глубокое влияние на физику, являющуюся основой техники, и можно надеяться, что понимание этого обстоятельства будет способствовать прогрессу астрофизики.

ЗВЕРЕВ М. С.
НАСТОЯЩЕЕ И БУДУЩЕЕ АСТРОМЕТРИИ

МИТРОФАН СТЕПАНОВИЧ ЗВЕРЕВ — астроном, член-корреспондент АН СССР, старший научный сотрудник Главной астрономической обсерватории АН СССР (Пулковской). Основная область исследований — астрометрия.

Астрометрия — наука об угловых измерениях на небе — старейшая, но не стареющая отрасль астрономии (Примеч.- Подробнее о современном состоянии и основных направлениях развития астрометрии, а также об астрометрических приборах и терминах см. статью А. А. Михайлова «Астрометрия — фундамент астрономии» в ежегоднике «Наука и человечество, 1971-1972», — Ред.). Невероятно, чтобы когда-либо в будущем перестала быть актуальной задача точного измерения положений и изучения движения самых разнообразных объектов на небе, а эти задачи решаются на основе астрометрических наблюдений. Астрометрические данные о небесных светилах образуют фундамент для изучения строения Вселенной методами небесной механики, звездной астрономии и астрофизики. Эти данные существенно необходимы для космонавтики.

Исследования в области астрометрии ведутся в тесном контакте с рядом смежных наук, так что во многих случаях трудно установить, где кончается астрометрия и начинается другая наука. Например, изучение движения тел Солнечной системы является предметом небесной механики, хотя получение необходимых материалов наблюдений и определение «фундаментальных астрономических постоянных» — это классические задачи астрометрии. Большая проблема изучения вращательного движения Земли находится на стыке астрометрии и геофизики; ею занимаются десятки обсерваторий, участвующих в работах «службы времени» и «службы широты». В «службах времени» исследуют изменения скорости вращения Земли, сравнивая «астрономическое время», получаемое из наблюдений звезд, с временем атомных или молекулярных часов (стандартов частоты), а в «службах широты» на основе регулярных точнейших измерений широты места исследуют движение земных полюсов, которое зависит от сложных процессов, происходящих в недрах земного шара (изучение этих процессов далеко выходит за рамки астрометрии). Многие задачи фотографической астрометрии (определение параллаксов звезд, т. е. расстояний до них, измерение двойных звезд, исследование движений в звездных скоплениях и др.) одновременно являются проблемами и звездной астрономии, изучающей строение и эволюцию нашей звездной системы — Галактики. Наконец, ряд актуальных разделов лунной астрометрии — точные измерения с целью исследования движения, фигуры и устройства поверхности Луны — смыкаются с «селенофизикой», изучающей свойства нашего естественного спутника. И, пожалуй, лишь проблема построения основной системы небесных координат, по отношению к которой исследуется движение светил, является самостоятельной проблемой астрометрии. Об этой проблеме дальше будет сказано подробнее.

Астрометрические измерения производятся с весьма высокой точностью; их погрешности не превосходят немногие десятые доли секунды дуги. Однако эта точность часто оказывается недостаточной, поскольку современные требования непрерывно повышаются и во многих случаях значительно превышают возможности, определяемые достигнутым уровнем измерительной техники.

Например, успешное осуществление около 1960 г. радиолокационных наблюдений Венеры, Марса и других планет позволило более чем в 20 раз уточнить астрономическую единицу длины (среднее расстояние Земли от Солнца). Но чтобы использовать это достижение для улучшения планетных орбит, надо соответственно повысить точность угловых измерений, а это пока еще невозможно с имеющимися инструментами и средствами. Насущный вопрос современной геофизики — перемещаются ли континенты на поверхности Земли? — может быть решен посредством измерений разностей широт и долгот пунктов различных материков (например, Европы и Америки). Однако для этого надо в несколько раз повысить точность астрономических наблюдений, поскольку движения материков, если они и существуют, по-видимому, не превышают 40—50 см в год. Фундаментальную важность для звездной астрономии имело бы исследование вращения нашей Галактики астрометрическими методами, дающими наиболее бесспорные и достоверные результаты. Однако соответствующий эффект для собственного движения звезд достигает лишь 0",05 за десятилетие. Выявление столь малых величин находится на пределе возможностей астрометрических измерений.

Аналогичная ситуация и во многих других исследованиях: например, при поисках звезд, имеющих невидимые спутники; при измерении взаимных перемещений звезд в скоплениях и ассоциациях; при исследовании тонких эффектов неравномерности вращения Земли и движения земных полюсов, в частности при попытках выявления «почти-суточной нутации (Примеч.- Прецессией в астрономии называют медленное перемещение точек весеннего и осеннего равноденствия (точек пересечения экватора и эклиптики), вызванное движением плоскостей экватора Земли и эклиптики. Вследствие прецессии ось Земли медленно изменяет свое направление, сохраняя наклон плоскости эклиптики равным около 66,5° и описывая поверхность конуса. На это движение земной оси накладываются небольшие ее колебания, называемые нутацией. — Ред.)» недавно теоретически открытой М. С. Молоденским. Решение этих и многих других подобных задач настоятельно необходимо для дальнейшего развития наших знаний о строении Вселенной. Поэтому астрометристам приходится изыскивать пути для повышения точности измерений, с максимальной тщательностью исследовать свои инструменты (определять ошибки нанесения делений на шкалах и кругах, погрешности изготовления измерительных винтов, цапф и осей вращения инструментов, изучать различные прогибы, термические деформации телескопов и т. д.), а также разрабатывать новые методы и средства для все более точных измерений на небе.

Ряд важнейших проблем астрометрии требует организации больших коллективных исследований с привлечением многих обсерваторий обоих полушарий Земли. Не случайно, что именно в астрометрии уже с прошлого столетия широко развернуто международное сотрудничество, которое в нашу эпоху охватило практически все разделы астрометрических работ. Международная кооперация по составлению больших звездных каталогов существует более столетия; международная служба широты функционирует с 1899 г., а служба времени — с начала 20-х годов, когда начались передачи радиосигналов точного времени. Эти и другие коллективные предприятия теперь объединены в Международном астрономическом союзе (MAC), основанном в 1919 г. Советские астрономы принимают самое активное участие в его деятельности.

Прогресс астрометрии не может быть быстрым, хотя бы из-за длительности получения материалов наблюдений, необходимых для тех или иных исследований. Например, для составления звездного каталога надо наблюдать, как правило, не менее трех-четырех лет, чтобы надежно изучить сезонные эффекты, существенно влияющие на результаты наблюдений. Для измерения параллаксов звезд надо их наблюдать с разных сторон земной орбиты и притом в течение нескольких оборотов Земли вокруг Солнца. Орбиты небесных тел могут быть уверенно определены, если наблюдениями охвачено несколько периодов их обращения (для планет обычно не менее 10 лет). Наконец, для решения очень важной задачи астрометрии и звездной астрономии по изучению собственных движений звезд требуются ряды наблюдений с интервалами не менее 25—30 лет, поскольку угловые перемещения по небу у подавляющего большинства звезд крайне малы (меньше 1" за столетие!). Например, советский план определения абсолютных движений звезд посредством измерений их положений относительно далеких галактик, предложенный в 30-х годах, лишь теперь, т. е. через 40 лет, стал давать первые результаты.

По-видимому, по этой причине в астрометрии почти не бывает сенсационных открытий, т. е. внезапного обнаружения поразительных фактов или новых явлений. Вместе с тем именно астрометрии мы обязаны такими крупнейшими достижениями нашего века, как открытие случайных флюктуаций и сезонной периодичности скорости вращения Земли, как подтверждение справедливости общей теории относительности, как обнаружение темных планетоподобных спутников у некоторых близких к нам звезд. Следует отметить, что открытие неравномерности вращения Земли позволило объяснить все без исключения ранее наблюдавшиеся уклонения от теории в движении Луны и планет; таким образом был установлен факт фундаментальной важности: все движения в Солнечной системе строго подчиняются современной теории тяготения!

Одной из основных проблем астрометрии является построение на небе основной системы координат. Она должна быть пригодной для исследования движения любых объектов во Вселенной за промежутки времени от самых коротких до измеряемых многими тысячелетиями. Для этого система должна быть инерциальной, т. е. по отношению к воображаемой «абсолютной» системе она должна находиться в покое или двигаться только прямолинейно и равномерно. Но все небесные тела, с которыми можно было бы связать координатные оси, имеют сложное движение, включающее вращение, поэтому построение строгоинерциальной системы практически невозможно. Приходится решать задачу посредством приближений.

Определение координат светил астрономы производят с поверхности Земли, окруженной атмосферой, обладающей сложным вращением вокруг оси (с прецессией и нутацией (Примеч.- Прецессией в астрономии называют медленное перемещение точек весеннего и осеннего равноденствия (точек пересечения экватора и эклиптики), вызванное движением плоскостей экватора Земли и эклиптики. Вследствие прецессии ось Земли медленно изменяет свое направление, сохраняя наклон плоскости эклиптики равным около 66,5° и описывая поверхность конуса. На это движение земной оси накладываются небольшие ее колебания, называемые нутацией. — Ред.)) и обращающейся вокруг Солнца. Наша Земля, ее форма, размеры, атмосфера, ее разнообразные движения являются предметом самого тщательного изучения астрономов, геодезистов, геофизиков, небесных механиков. Вводя в результаты астрометрических наблюдений поправки на влияние атмосферной рефракции (т. е. преломления световых лучей), прецессии, нутации, аберрации (Примеч.- Аберрация света — изменения направления светового луча, идущего от небесного светила, вследствие конечности скорости света и движения наблюдателя относительно светила. Вызывает смещение видимого положения светила на небесной сфере. — Ред.), суточного и годичного параллакса, на различные инструментальные погрешности, можно с высокой точностью освободить измеренные координаты светил от влияний, вызванных земными причинами, и привести их к центру Солнца, оставив направления координатных осей связанными с осью вращения Земли или с плоскостью экватора для какого-либо момента времени (для «начальной эпохи»). Таким образом строится гелиоцентрическая экваториальная система координат, которая реализуется в виде фундаментального звездного каталога, охватывающего все небо. Этот каталог содержит точнейшие положения и собственные движения нескольких тысяч избранных «фундаментальных» звезд для какой-либо эпохи, а также поправки на влияние прецессии, позволяющие переводить систему координат с одной эпохи на другую.

По традиции фундаментальные каталоги составляются из ярких звезд на основе их наблюдений большим числом обсерваторий земного шара в течение многих десятилетий. При этом основную роль играют так называемые абсолютные определения координат звезд с большими меридианными инструментами — пассажным инструментом, вертикальным кругом и меридианным кругом (Примеч.- Пассажный инструмент и вертикальный круг — астрометрические приборы для определения координат (прямого восхождения и склонения) небесных объектов. Меридианный круг (сочетание этих двух приборов) служит для определения обеих координат сразу. — Ред.). Более ста лет такие наблюдения регулярно ведутся в обсерваториях Пулковской (с ее отделением в Николаеве), Вашингтонской, Гринвичской и Капской (Южная Африка). Здесь уместно отметить выдающуюся роль Пулковской обсерватории в развитии астрометрии. Методы абсолютных определений координат светил, разработанные представителями пулковской астрометрической школы, и пулковские звездные каталоги до сих пор считаются непревзойденными по их строгости и точности в отношении систематических ошибок.

Для унификации систем координат, применяемых в астрономических и геодезических работах разных стран, Международный астрономический союз время от времени принимает решение о рекомендации определенного фундаментального каталога. В настоящее время международным каталогом принят FK4, т. е. четвертый фундаментальный каталог, составленный в Гейдельберге (ФРГ).

Система координат фундаментального звездного каталога для фиксированной эпохи и применяется в астрономии в качестве инерциальной системы. В этой связанной с Солнцем системе можно с высокой точностью исследовать движение любых светил на протяжении нескольких столетий, поскольку движение Солнца вместе с планетами к созвездию Геркулеса (со скоростью около 20 км/сек) можно за такой интервал времени считать прямолинейным и равномерным. Однако наша Галактика вращается с периодом около 250 миллионов лет, причем разные ее части имеют различные периоды обращения. Поэтому любая система координат, связанная с объектами Галактики, следовательно, и с Солнцем, не может быть строго инерциальной.

Вопрос о создании более совершенной инерциальной системы, опирающейся на объекты за пределами Галактики, не участвующими в ее вращении, впервые был поднят 40 лет назад советскими астрометристами, разработавшими план построения большого фундаментального каталога слабых звезд (КСЗ). По этому плану собственные движения звезд должны быть определены по отношению к весьма далеким галактикам, которые на фотографиях имеют вид звездообразного ядра, окруженного слабой туманностью, ввиду чего они удобны для точных измерений. Перемещения галактик по небу пока неизвестны, но благодаря громадным расстояниям (десятки миллионов световых лет) их в течение столетий можно рассматривать как практически неподвижные объекты неба, т. е. как опорные точки для построения почти идеальной инерциальной системы небесных координат.

К фотографированию избранных площадок неба с галактиками советские обсерватории приступили в конце 30-х годов. Параллельно был составлен большой список слабых звезд КСЗ, включающий много звезд в площадках с галактиками, и начаты их наблюдения с меридианными инструментами, как абсолютные — для построения самостоятельной системы координат, так и совместно с яркими звездами — для связи с принятым фундаментальным каталогом. В 1952 г. советский план создания КСЗ обсуждался и был одобрен на съезде Международного астрономического союза в Риме, в связи с чем к наблюдениям звезд и галактик по этому плану присоединились многие зарубежные обсерватории Северного и Южного полушарий Земли. Общей целью этой большой международной работы является построение в будущем новой инерциальной системы координат в виде универсального фундаментального каталога, содержащего как яркие, так и слабые звезды. Можно добавить, что около 1950 г. фотографические наблюдения галактик начались в США в Ликской обсерватории по плану, отличающемуся от советского плана КСЗ.

Создание фундаментального каталога звезд — это основная проблема астрометрии. Но астрометристы обязаны позаботиться о том, чтобы фундаментальная система координат была распространена на все небо, т. е. чтобы в этой системе были определены координаты большого числа различных звезд, что особенно важно для исследований по фотографической астрометрии. Например, наиболее точное изучение движения небесных объектов, в частности искусственных спутников Земли и космических ракет, производится посредством их фотографирования с последующим измерением положений объекта на фотографии по отношению к окружающим слабым звездам 7—9-й величины, координаты и собственное движение которых должны быть хорошо известны. Но ведь на всем небе таких звезд более 400000, т. е. почти полмиллиона! Еще в прошлом столетии была предпринята громадная международная работа (с участием обсерваторий в Казани и Николаеве) по определению координат всех звезд до 9-й величины с меридианными инструментами. Для получения характеристик собственного движения звезд требуются повторные наблюдения, которые теперь производятся фотографическим методом с помощью широкоугольных астрографов. Но для фотографических измерений, в свою очередь, нужны опорные звезды, хотя бы по одной звезде на квадратный градус, что для всего неба составляет около 40000. Именно такое число звезд содержит современный международный список опорных слабых звезд, включающий все звезды советского плана КСЗ. Меридианные наблюдения этих звезд на северной половина неба за последние годы были выполнены 11 обсерваториями разных стран, включая Пулковскую и Николаевскую. В настоящее время аналогичные наблюдения ведутся на южной половине неба.

Поскольку до 1960 г. в Южном полушарии регулярно работала по астрометрии только Капская обсерватория в Южной Африке, надо было принять меры для активизации деятельности других обсерваторий — в Австралии и Южной Америке. С этой целью Академия наук СССР по договоренности с Чилийским университетом в 1962 г. направила экспедицию пулковских астрометристов в Чили, в обсерваторию Серро-Калан около Сантьяго, где в тесной кооперации с чилийскими астрономами развернулись интенсивные астрометрические работы как по меридианным наблюдениям фундаментальных и большого числа опорных слабых звезд, так и по разнообразным фотографическим наблюдениям. В 1967 г. на горе Робле (80 км от Сантьяго), специально для фотографирования площадок с далекими галактиками, установлен первоклассный советский телескоп — двухменисковый астрограф Максутова. К настоящему времени с ним уже получено несколько тысяч превосходных фотографий южного неба.

Можно добавить, что за последние годы США и ФРГ также приняли участие в астрометрических наблюдениях на Южном полушарии, а именно Вашингтонская обсерватория организовала астрометрическую базу в Аргентине, а Гамбургская — направила экспедицию в Западную Австралию. В соответствии с решением Международного астрономического союза общая обработка всех наблюдений опорных звезд южного неба должна быть выполнена параллельно в Пулковской и Вашингтонской обсерваториях.

Каково же будущее астрометрических работ? Как будет выглядеть астрометрия через 10—20 или через 50—100 лет?

Прежде чем говорить о далекой перспективе, надо подчеркнуть, что в современной астрометрии имеется ряд конкретных еще нерешенных проблем, настоятельно требующих решения. Кроме того, необходимо продолжать некоторые исследования, нуждающиеся в непрерывных многолетних наблюдениях. Поэтому на ближайшие 10—20 лет прогноз астрометрических работ может быть сделан достаточно уверенно. Я могу назвать по крайней мере пять актуальных неотложных задач, которыми должны заниматься астрометристы в ближайшие годы.

Во-первых, это регулярные определения точных координат Солнца и больших планет на возможно большем числе обсерваторий с целью улучшения орбит планет и Земли, в чем остро нуждается космонавтика. Необходимо изыскивать пути повышения точности этих наблюдений. Меридианные наблюдения Солнца, Меркурия и Венеры производятся только в дневное время, когда из-за различных помех, из-за тепловых деформаций инструментов, из-за трудностей дневных наблюдений звезд невозможно получать результаты наивысшей точности, особенно в обсерваториях, расположенных в городах. Существенный прогресс здесь может быть достигнут при установке инструментов на высоте 2000 или более метров над уровнем моря в специально выбранном месте с хорошим астроклиматом, т. е. с высокой прозрачностью и малой турбулентностью атмосферы. В этом случае наблюдения планет и Солнца могут производиться с привязкой к большому числу фундаментальных звезд, что само по себе даст значительное повышение точности. Поэтому организация горной астрометрической станции в одном из южных районов СССР является актуальной задачей советской астрометрии. Пулковская обсерватория уже ведет работу по выбору места для этой станции (возможно, на Памире).

Во-вторых, необходимо продолжать систематические наблюдения и исследования по службе времени и службе широты с целью дальнейшего изучения общего хода и различных тонких эффектов вращательного движения Земли. При этом также надо изыскивать средства для повышения точности исследований как путем усовершенствования применяемых инструментов и методов (например, вводя автоматику в наблюдения и обработку), так и поиском новых методов, в частности радиотехнических. (Для исследования движения земных полюсов уже используются измерения доплеровских смещений частоты радиопередач от искусственных спутников). Большую перспективу здесь могут иметь радиолокационные наблюдения, в особенности лазерная локация далеких спутников, несущих уголковые отражатели. Об этом еще будет сказано дальше.

В-третьих, срочной задачей является улучшение общепринятого фундаментального звездного каталога FK4, система которого, как теперь выяснилось, имеет неправильности, особенно значительные в южном полушарии неба. Они недавно обнаружены наблюдениями советских и чилийских астрономов на обсерватории Серро-Калан и уже подтверждены другими обсерваториями. Объясняются эти неправильности инструментальными погрешностями меридианного круга Капской обсерватории, наблюдения с которым были приняты с большим весом при составлении FK4. Теперь для улучшения FK4 могут быть привлечены наблюдения по крайней мере с шестью инструментами южных обсерваторий.

В-четвертых, пожалуй, самая неотложная задача астрометрии— это форсирование работы по завершению международного предприятия по наблюдениям опорных слабых звезд южного неба, о котором было сказано выше. Будущий сводный каталог слабых звезд, в который для всего неба войдет около 40000 звезд, явится солидной базой для астрофотографических исследований движения самых разнообразных объектов, а также для решения ряда других задач астрономии, например уточнения постоянной прецессии. Правда, при составлении этого каталога встретятся трудности в определении собственных движений звезд особенно для Южного полушария ввиду ограниченности материалов наблюдений за прежние годы.

Наконец, в-пятых, это продолжение международной работы по каталогу слабых звезд в части фотографических наблюдений площадок с галактиками и вывода абсолютных собственных движений звезд. «Первые эпохи» фотографий уже получены на многих обсерваториях разных стран. В обсерваториях СССР, начавших наблюдения до войны, закончено фотографирование «вторых эпох», а в Ташкенте и Пулкове в результате измерения старых и новых фотографий уже получены первые интересные результаты статистического анализа движения звезд относительно галактик. Правда, для завершения всей международной работы потребуется еще не менее 25—30 лет, поскольку в Южном полушарии наблюдения начаты только в 60-е годы. Лишь после «абсолютизации» (привязки к галактикам) собственных движений звезд по всему небу и общего статистического выравнивания результатов можно будет завершить построение новой инерциальной системы координат. Конечно, в будущем эта система должна улучшаться по мере накопления новых материалов для уточнения собственных движений звезд.

Кроме названных пяти еще нерешенных проблем современной астрометрии, имеется ряд других, не менее важных. Например, необходимо составить новый каталог точных положений и собственных движений всех ярких звезд неба (до 6-й величины), в котором особенно заинтересованы геодезисты. В конце 30-х годов в Пулковской обсерватории на основании меридианных наблюдений советских обсерваторий был составлен «Каталог геодезических звезд», который получил широкое применение в работах служб времени и при определении географических координат и азимутов на пунктах триангуляции (Примеч.- Триангуляция — метод измерений, применяющийся при геодезических работах.). К настоящему времени этот каталог устарел из-за неточности определения собственных движений звезд. Новые их наблюдения теперь организованы по линии международного сотрудничества, и эта работа близка к окончанию.

В ближайшие годы должно быть завершено международное предприятие по фотографическим наблюдениям избранных 10 малых планет, в котором участвует более 15 обсерваторий разных стран. Полученный обширный материал (более 10000 наблюдений) сейчас интенсивно обрабатывается в Ленинградском институте теоретической астрономии. Эта работа выполняется по плану создания КСЗ, поскольку ее целью является не только улучшение орбит и исследование движения планет, но и ориентировка в пространстве с привязкой к центру Солнца системы координат каталога слабых звезд.

Конечно, должны регулярно продолжаться астрометрические наблюдения Луны для изучения ее движения, гравитационного поля и поверхности. Ценнейший материал для этих исследований дают фотографии Луны, получаемые с искусственных спутников и лунных космических аппаратов. Наконец, следует еще упомянуть инструментальные и методические исследования — разработку и испытание новых инструментов и измерительных приборов, новых методов наблюдений и обработки полученных данных с применением электронных вычислительных машин. Эти работы занимают значительное место в деятельности каждого астрометриста. Таковы неотложные задачи астрометрии на ближайшее время, на одно-два десятилетия.

Но у астрометрии имеется и более далекая весьма интересная перспектива. Правда, основные направления работ— по уточнению системы небесных координат, по изучению движения светил, по исследованию вращения Земли и др. несомненно останутся еще на многие десятилетия. Но методы их решения будут совершенствоваться в соответствии с разработкой и внедрением новых принципов и способов точных измерений, в первую очередь с широким применением радиоэлектроники.

Мы уже упоминали об интересной перспективе изучения вращательного движения Земли посредством радиолокационных и лазерных наблюдений искусственных спутников. Более определенные и конкретные результаты здесь можно ожидать от лазерных наблюдений уголковых отражателей, установленных на Луне. Посылая с помощью телескопа мощные лазерные импульсы к Луне и регистрируя с большой точностью моменты прихода отраженных импульсов, можно, зная скорость света, определять расстояния между излучающим телескопом и отражателем с точностью до нескольких метров (возможно повышение точности до нескольких дециметров). Если такие измерения проводить регулярно в течение длительного времени (например, целый «нутационный цикл», т. е. 18,6 лет) и притом из нескольких мест Северного и Южного полушарий Земли наблюдать отражатели, установленные в разных местах Луны, то из комбинации таких измерений с угловыми астрометрическими наблюдениями можно с огромной точностью получить новые элементы лунной орбиты, параметры вращательного движения, фигуры и гравитационного поля Земли и Луны, исследовать неравномерности вращения и Земли и Луны, а также возможный дрейф земных континентов. Для раздельного определения всех параметров важно, чтобы наблюдениями были по возможности равномерно охвачены все долготы лунной орбиты, разные фазы «либрации Луны» (Примеч.- Либрация Луны — видимые периодические колебания Луны около своего центра. — Ред.), а также все часы суток. При этом очень точно будут определены также географические координаты пунктов наблюдения, что представляет самостоятельный интерес для геодезии. На Луне уже находятся уголковые отражатели, с которыми выполнено несколько удачных экспериментов. Теперь поставлен вопрос об изготовлении стандартной аппаратуры и организации регулярных наблюдений.

Совершенно другой метод применения современной электроники в астрометрии, сулящий далеко идущие перспективы, стал усиленно разрабатываться радиоастрономами за самые последние годы (первая публикация появилась в 1967 г). Речь идет о радиоинтерферометрах с большой базой — от сотен метров до нескольких тысяч километров, а именно о наблюдении точечных источников радиоизлучения одновременно на двух или нескольких удаленных друг от друга радиотелескопах. Используя высокостабильные молекулярные или атомные стандарты частоты («независимые гетеродины») и регистрируя приходящее излучение, можно с огромной точностью (до 10^-12 и выше) измерять разность фаз радиоволн от данного источника, принятых телескопами интерферометра. Наблюдая в течение нескольких часов за изменением разности фаз вследствие вращения Земли вокруг оси и зная географические координаты телескопов, можно определить координаты радиоисточника относительно оси вращения Земли, т. е. его экваториальные координаты. При этом с чрезвычайно высокой точностью можно исследовать тонкую структуру источника.

Точность измерения координат растет с увеличением базы интерферометра и уменьшением длины принимаемых радиоволн. При базе размером в диаметр земного шара для длины волны 100 см теоретическая точность ±0",0002, что почти на три порядка (в 1000 раз) превышает точность угловых оптических измерений. Правда, эта точность существенно зависит от состояния атмосферы, в особенности от флюктуации плотности воздуха, вызывающих дрожание изображений светил. Наиболее подходящими объектами для таких измерений являются квазары, обладающие мощным радиоизлучением при малых угловых размерах (порядка 0",01). Интересно отметить, что наблюдениями с интерферометром доказана сложная структура радиоизображения квазаров (достигнутое на практике разрешение превышает 0",001). Можно еще добавить, что разработана идея использования радиоинтерферометра с тремя или более телескопами для определения расстояний до радиоисточников посредством измерения величины отклонения сферического фронта приходящих радиоволн от плоскости. Правда, для этого требуется очень большая база интерферометра; например, база, равная земному диаметру, будет достаточной для уверенного измерения расстояний лишь в пределах Солнечной системы. Но ведь телескопы радиоинтерферометра в будущем могут быть установлены на Луне и даже еще дальше!

Для фундаментальной астрометрии систематические многолетние определения координат одних и тех же радиоисточников (квазаров) могут дать богатую и весьма точную информацию о вращении Земли, о прецессионном и нутационном движении земной оси. Многие квазары отождествлены с оптическими объектами (в основном слабыми — 17—18-й величины и слабее); они уже фотографируются вместе с окружающими опорными звездами с целью определения их точных координат, а в дальнейшем и собственных движений в системе принятого фундаментального каталога. Сравнение координат и движения квазаров, независимо определенных оптическим и радиоинтерферометрическим методами, учитывая громадные расстояния до квазаров, безусловно, позволит сделать важные выводы о качестве построенной астрометристами инерциальной системы координат и будет использовано для улучшения этой системы. Конечно, для этого желательно наблюдать достаточно большое число квазаров, равномерно распределенных по небу, и притом в течение длительного времени — лет двадцать (может быть меньше).

Сейчас в астрономии большое значение имеют наблюдения за пределами земной атмосферы, где можно исследовать излучение небесных светил на всем огромном диапазоне электромагнитных волн, включая ультрафиолетовые и рентгеновские лучи, для которых земная атмосфера непрозрачна.

Для астрометрии, как оптической, так и в радиодиапазоне, внеатмосферные наблюдения представляют большой интерес главным образом из-за отсутствия влияния рефракции и атмосферной турбуленции, благодаря чему может быть значительно повышена реальная разрешающая сила телескопов и соответственно увеличена точность всех видов измерений. Правда, астрономические телескопы требуют большой устойчивости, их координаты должны быть точно известны; для фотографирования слабых объектов нужны длительные экспозиции в десятки минут. Поэтому развитие точной внеатмосферной астрометрии представляется в первую очередь в виде организации наблюдательной базы на Луне, вначале автоматической, а в дальнейшем с участием наблюдателей-космонавтов. Но это уже довольно далекая, хотя и реальная перспектива.

В заключение следует добавить, что, помимо наблюдательных работ, связанных с точными измерениями, о которых говорилось выше, в астрометрии ведутся и теоретические исследования, изыскание новых путей для изучения пространственно-временных соотношений между объектами во Вселенной. Иногда высказываются критические замечания в адрес общепринятых принципов и методов астрометрии, разработанных более 200 лет назад и применяемых до сих пор почти без изменений, кроме технических. Предложены принципиально новые способы построения системы координат, например, так называемый метод «небесной триангуляции», основанный на измерении угловых расстояний между избранными звездами. Подобные исследования интересны, перспективны; они важны как поисковые работы, без которых невозможен прогресс науки. Правда, они пока оказывают мало влияния на развитие астрометрии, по-видимому, потому, что за ними еще не видна возможность реального увеличения точности наших знаний о расположении и движении светил. Но можно надеяться, что со временем, по мере усовершенствования методов измерений и привлечения новых технических средств, например, радиоастрономических, и в особенности после освоения наблюдений за пределами земной атмосферы, новые принципы построения координатной системы дадут важные практические результаты,

Что касается классического метода меридианных наблюдений, имеющего 200-летнюю давность, то для наблюдателя, находящегося на поверхности Земли, окруженной атмосферой и вращающейся вокруг оси, этот метод, по существу, почти идеален. Ведь все светила в своем движении с востока на запад достигают наибольшей высоты над горизонтом в меридиане, где влияние атмосферной рефракции минимально. При этом в поле зрения телескопа светила движутся горизонтально, перпендикулярно направлению силы тяжести, по которому контролируется установка астрометрических инструментов. Эти наблюдения сопровождаются регистрацией времени, что сейчас делается с огромной точностью. К тому же имеется реальная перспектива дальнейшего повышения точности, например, посредством автоматической регистрации наблюдения светил и производства всех необходимых отсчетов на инструменте, а также при установке меридианных инструментов на значительной высоте над уровнем моря в месте с хорошим астроклиматом. Поэтому мы полагаем, что хорошо разработанный метод меридианных наблюдений наряду с астрофотографией и другими методами будет широко применяться в астрометрии в течение по крайней мере многих десятилетий.

Все сказанное выше свидетельствует о том, что астрометрия вместе с другими естественными науками планомерно развивается, разрабатывая актуальные проблемы, важные для дальнейшего прогресса наших знаний о строении и эволюции Вселенной. Без точных астрометрических данных невозможно осуществление космических экспериментов. Геодезические работы, исследования фигуры, строения и движения Земли требуют от астрометрии все новых и новых точнейших наблюдений. При этом содержание астрометрических исследований, особенно за последнее время, стремительно расширяется за счет применения самых современных методов радиоастрономии и электроники. Поэтому есть все основания предвидеть, что старейшая наука — астрометрия, обновленная и обогащенная новым содержанием, и в будущем сохранит свою важную роль в изучении Вселенной.

АЛЬВЕН Х.
ПОЛЕТЫ К АСТЕРОИДАМ

ХАННЕС АЛЬВЕН (ALFVEN) — шведский физик и астрофизик, профессор Высшей технической школы в Стокгольме, член Шведской академии наук, иностранный член АН СССР. В 1970 г. за исследования в области магнитогидродинамики X. Альвену была присуждена Нобелевская премия, а в 1971 г. за выдающиеся достижения в области естественных наук — Золотая медаль имени М. В. Ломоносова.

Научные цели исследования космоса

Первое десятилетие исследование космоса в основном сосредоточилось на изучении околоземного пространства. Оказалось, что эта область не пуста и не бесструктурна, как думали раньше, а заполнена плазмой, разделена на слои и пронизана сложной системой электрических токов и электрических магнитных полей. Полученные данные являются основой для общего понимания космической плазмы. Кроме того, косвенно они важны для изучения строения галактики и метагалактики и для космологических проблем, ибо наши новые познания в космической электродинамике позволят подойти к этим вопросам менее умозрительным путем, чем прежде.

Иной характер, по-видимому, проявляет второе десятилетие космических исследований. Поскольку основные проблемы магнитосферы и межпланетного пространства все еще не решены, можно быть уверенным, что эти области по-прежнему будут представлять большой интерес. Однако высадка на Луну, а также полеты космических зондов к Венере и Марсу дали нам так много новых научных фактов, что в настоящее время центр тяжести в изучении космоса смещается в направлении исследования Луны и планет.

По своему характеру первая фаза этого исследования в некоторой степени аналогична исследованию полярных областей и других труднодоступных районов Земли — детальное картографирование в сочетании с геологическими, сейсмическими, магнитными и гравиметрическими съемками и изучение атмосферных условий. Но, применяя эту схему исследования к Луне и планетам, мы неизбежно сталкиваемся с другой проблемой, а именно: как же первоначально образовались эти тела. И в самом деле, многие недавние отчеты о космических исследованиях заканчиваются гипотезами об образовании и эволюции солнечной системы. По-видимому, это неизбежно будет одной из главных проблем, а может быть, самой главной проблемой, на которой сконцентрируется исследование космического пространства в ближайшем будущем.

Происхождение солнечной системы

Астрофизика — это по существу применение законов природы, открытых в лаборатории, к космическим явлениям. Отсюда следует, что конкретная область астрофизики не созрела для научного подхода до тех пор, пока лабораторная физика не достигла определенного уровня развития. Например, до успехов ядерной физики попытки понять, как звезды генерируют свою энергию, могли быть не более чем преходящими гипотезами.

Проблема происхождения солнечной системы была предметом многих весьма разноречивых теорий (Примеч. - В этой статье X. Альвен развивает некоторые идеи, затронутые в его статье «О происхождении солнечной системы», помещенной в четвертом выпуске ежегодника «Будущее науки». — Ред.). Причина этого в том, что не хватало основных физических данных, существенных для понимания явлений и для вывода о том, какие процессы могли к ним привести. Перед тем как мы это обсудим, необходимо определить общий характер, который должна иметь теория происхождения и эволюции солнечной системы. В прошлом слишком много внимания было уделено образованию планет вокруг Солнца, и одним из неудачных следствий этого явилось то, что многие теории происхождения солнечной системы, в свою очередь, основывались на теориях происхождения Солнца. А это очень шаткая основа, ибо образование Солнца (и других звезд) — вопрос весьма дискуссионный. Системы спутников Юпитера, Сатурна и Урана очень похожи на планетную систему и, по крайней мере, так же геометрически закономерны, как и она, поэтому в настоящее время представляется более уместным стремиться к общей теории образования вторичных тел вокруг центрального тела, считая образование планетной системы лишь одним из применений такой общей теории.

Изучение последовательности процессов, посредством которых возникла солнечная система, часто называли космогонией, но этот термин используют и во многих других смыслах. Поскольку проблема происхождения солнечной системы есть по существу проблема неоднократного образования вторичных тел вокруг главного тела, был предложен термин гетегония (от греческого etairos или eths, что значит компаньон, спутник, попутчик).

Последовательность явлений, приводящих к образованию солнечной системы, вероятно, должна была быть такой, как показано на рисунке. Здесь мы следуем так называемому «планетезимальному» подходу (Примеч.- Малые тела, возникающие на ранних стадиях объединения твердых частиц, иногда называют планетезималями. Автор использует ниже термин «зародыш», ибо последний является более удачным для общей задачи образования вторичного тела вокруг главного. — Прим. перев.). Первичная плазма сконцентрировалась в некоторых областях вокруг центрального тела и затем сконденсировалась в маленькие твердые частицы — «зерна». Их могла содержать даже первичная плазма. Частицы соединялись в так называемые зародыши, и при дальнейшей аккреции (Примеч.- Под аккрецией здесь понимается процесс роста тел за счет присоединения большими телами малых, начавшийся с объединения сконденсировавшихся из плазмы твердых частиц в более крупные образования. — Прим. перев.) сформировались более крупные тела: планеты, если центральным телом было Солнце, и спутники — если планета. Место астероидов на гетегонической диаграмме является спорным. Как правило, раньше их считали обломками распавшихся планет, но теперь все больше аргументов в пользу того, что астероиды представляют промежуточное состояние в формировании планет (или, по крайней мере, сходны с ним).

Даже если эта диаграмма при создавшемся положении вещей довольно общепринята, мы не можем считать, что выяснены процессы развития. В значительной мере они все еще носят гипотетический характер. Вплоть до весьма недавнего времени это неизбежно имело место, потому что основные процессы были еще не очень хорошо известны.

Однако теперь ситуация, по-видимому, изменится. Можно надеяться перенести всю область исследований от состояния обсуждения более или менее ярких гипотез к систематическому научному анализу.

Воссоздание гетегонических процессов

Здесь мы сделаем обзор различных областей исследования, которые являются основой для воссоздания гетегонических процессов.

1) Главным образом благодаря термоядерным исследованиям очень быстро удалось развить физику плазмы. Первое ее применение к космическим явлениям было успешным лишь частично. Оно слишком сильно было связано с однородными моделями и не оценивало полностью роль электрических полей и электрических токов в космическом пространстве. «Второе приближение» учитывало эти эффекты и пыталось достичь синтеза лабораторной физики плазмы, теории и космических данных о магнитосфере и межпланетном пространстве. В сочетании с информацией о других областях исследований, особенно физики Солнца, этот подход, вероятно, должен дать нам представление об основных свойствах космической плазмы, необходимое для понимания плазменной фазы эволюционной последовательности на рисунке.

2) Химия плазмы (изучение химических реакций в плазме) позволяет учесть разделение различных элементов, имеющее место в неоднородной плазме вследствие так называемых температурных градиентов и электрических токов. Кроме того, взаимодействие плазмы и сконденсировавшихся из нее твердых частиц сильно зависит от состояния ионизации. Лабораторные результаты и их применение к космическим проблемам важны для понимания различного химического состава небесных тел.

Для очередного процесса на нашей эволюционной диаграмме, а именно роста больших тел из начальной конденсации, существенны следующие области исследования.

3) Сверхзвуковые столкновения. Твердые частицы, которые являются важнейшим результатом конденсации, будут двигаться по кеплеровским орбитам вокруг центрального тела, но их движение будет искажено несколькими эффектами, один из которых обусловлен взаимными столкновениями. Относительные скорости при таких столкновениях могут иметь любое значение, начиная от нуля и до нескольких десятков километров в секунду. Это значит, что во многих случаях мы попадаем в область «сверхзвуковых» столкновений, которые все еще не очень хорошо изучены. Имеющиеся лабораторные результаты, по-видимому, недостаточны, и их применение к космическим задачам ненадежно, так как мы очень мало знаем о структуре этих частиц. Столкновения между телами с рыхлыми, поглощающими удар поверхностными слоями, вероятно, отличаются от столкновения между твердыми «бусинками». Некоторую информацию дает нам изучение метеоритов. Другим важным источником знаний являются исследования падений метеорных тел на лунную поверхность, основанные на результатах полетов космических кораблей «Аполлон». Однако в этих случаях мы получаем не очень много информации о структуре космических частиц, так как имеющиеся в нашем распоряжении частицы либо прошли сквозь земную атмосферу, либо были разрушены при ударе о лунную поверхность.

4) Для понимания эволюции орбит твердых частиц и зародышей необходимо изучать кеплеровское движение в вязкой среде. С формальной точки зрения, эта проблема сходна с некоторыми основными проблемами физики плазмы, которая также имеет дело с большим числом взаимодействующих частиц. Оказывается, что в окрестностях центрального тела сконденсировавшиеся твердые частицы стремятся двигаться по похожим орбитам, образуя так называемые «струйные потоки» в космосе.

5) Общей основой всего гетегонического процесса служит, конечно, небесная механика. Эта область омолодилась благодаря применению электронных вычислительных машин во многих задачах, справиться с которыми раньше было невозможно. С этим связано открытие важности резонансных явлений в современной структуре солнечной системы. Кроме того, резонансы, вероятно, играли решающую роль в гетегоническую эпоху.

6) Гетегонические процессы имели место от 4 до 5 миллиардов лет назад. Превращение непосредственного результата этих процессов в современную солнечную систему состояло из ряда относительно медленных изменений: геологические силы преобразовали строение планет, приливные силы затормозили вращение некоторых тел (особенно спутников), в поясе астероидов имели место столкновения, происходили удары метеоритов о поверхности планет и т. д. Все эти эффекты важны для реконструкции состояния системы сразу после завершения гетегонических процессов. И только после учета этих эффектов факты, наблюдаемые нами сегодня в солнечной системе, представят ценность для воссоздания гетегонических процессов.

Данные космических наблюдений и гетегоническая проблема

Основные знания, необходимые для понимания гетегонических процессов, быстро накапливаются благодаря прогрессу в нескольких областях исследований, названных выше. Обсудим теперь вопрос, какие виды космических полетов, которые уже и теперь дают важные сведения, представляют особую ценность для изучения гетегонической проблемы.

Большое количество данных о космической плазме получают при прохождении через нее космического корабля и при регистрации частиц в магнитосфере и межпланетном пространстве. Кроме того, удары метеоритов о космический корабль дают ценную информацию об очень малых телах, вероятно, родственных тем, из которых некогда сформировались наши современные планеты. Особенно важно изучать падения метеоритов на Луну (и на Марс). Таким образом, эти и другие исследования «автоматически» дают вклад в основные знания, необходимые для решения гетегонической проблемы. Но этого не вполне достаточно, ибо есть ряд критически важных проблем, ответы на которые можно найти только в том случае, если исследование космоса преднамеренно направить на их решение.

Большие тела против малых

Обычно думают, что после посадок на Луну наиболее важными полетами будут полеты к Венере, Марсу и другим планетам. Это не обязательно верно, ибо, по крайней мере с научной точки зрения, были бы интересны полеты к астероидам. А поскольку некоторые астероиды — ближайшие соседи системы Земля — Луна, это проще и технически.

Наш анализ показал, какие области исследования будут способствовать выяснению различных фаз гетегонических процессов. Физика и химия плазмы, включая конденсацию малых твердых частиц, важны на первой стадии. Далее следует изучение тел с размерами порядка метеоритов и астероидов, связанное с аккрецией. Мы можем сформулировать следующее общее правило: чем меньше тело, тем дальше назад во времени уносит нас его изучение. Следовательно, малые тела будут относиться к более ранним периодам, чем большие. А это значит, что по сущеетву именно через изучение свойств малых тел в космосе мы можем надеяться понять ту критическую фазу в образовании солнечной системы, когда большая часть вещества, впоследствии образовавшего планеты и их спутники, все еще была рассеяна в пространстве.

Очевидно, что во время формирования планет и спутников в них накопилось много информации о процессах их образования. Однако эта информация в значительной степени либо стерта, либо недоступна. Планеты, вероятно, «выросли» из «планетезималей». В самой ранней фазе этого роста образовалось малое тело, вещество которого может ныне находиться в ядре планеты, а это означает, что оно недоступно, даже если пилотируемый космический корабль и спустился на поверхность планеты. Вполне возможно, что конвекция в недрах планеты полностью стерла информацию, некогда там запасенную. Что касается поверхностных слоев, то геологические процессы и атмосферные эффекты уничтожили почти все внешние следы гетегонических процессов на Земле и, возможно, на Венере. На других телах, таких, как Луна и Марс, а вероятно, и Меркурий, по-видимому, сохранилась значительная информация, но только относящаяся к очень поздней фазе гетегонических процессов.

Поэтому изучение больших тел, таких, как планеты, имеет лишь ограниченную ценность для исследования происхождения солнечной системы.

В этом отношении иначе обстоит дело с астероидами и метеорными телами. Даже если некоторые из этих тел являются осколками, возникшими при столкновении в космосе, очень вероятно, что, по крайней мере, некоторые из них содержат значительную информацию о процессах конденсации и аккреции. В недрах малых тел нет никакого нагрева или конвекции, которые могли бы стереть информацию, запасенную со времени их образования, и, кроме того, в очень малых телах «недра» доступны.

Как указано выше, есть две разных точки зрения на астероиды и метеорные тела: они могут быть обломками более крупных тел или промежуточными продуктами процесса аккреции. Оба взгляда не противоречат друг другу. Несомненно, что в космосе имеют место как фрагментация (дробление), так и аккреция, и поэтому изучение астероидов и метеорных тел следует нацелить не на выбор между двумя возможностями, а на определение относительной важности фрагментации, конденсации и аккреции. Это действительно должно быть одной из главных задач в изучении астероидов и метеорных тел.

Различные группы астероидов

1. Астероиды главного пояса. Большинство известных астероидов движутся в космосе по орбитам между Марсом и Юпитером. Большое расстояние от нас делает их не очень привлекательными целями для полетов в ближайшем будущем. Возможным является изучение астероидов при пролете мимо них, то есть в связи с полетами к Юпитеру и дальше. Для всех полетов через пояс астероидов, по-видимому, важны недавние выводы о том, что некоторые группы астероидов движутся по почти совпадающим орбитам, образуя таким образом струйные потоки. Есть основания полагать, что фокусирующий эффект, который должен быть причиной образования струйных потоков, будет более заметным для меньших тел. Наблюдаемые астероиды, вероятно, являются лишь самыми крупными представителями большой группы тел, слишком малых (меньше километра по порядку величины) для наблюдения с помощью современных инструментов. Плотные потоки малых тел в поясе астероидов могут представлять серьезную опасность для космического корабля, и поэтому для обеспечения безопасности необходимо дальнейшее исследование этих потоков и, если возможно, их картографирование.

Есть несколько астероидов, обращающихся на более далеких расстояниях от Солнца, чем главный пояс, но они почти не представляют интереса в этой связи.

Область, расположенная ближе к Солнцу, чем главный пояс, пересечена двумя различными группами астероидов.

2. Астероиды группы Аполлона. Имеется группа астероидов с сильно вытянутыми орбитами, часто называемых астероидами группы Аполлона, по одному из ее членов. По мнению некоторых исследователей, это «выгоревшие» кометы. Их орбиты весьма похожи на орбиты многих короткопериодических комет, и, вероятно, они некоторым образом связаны с такими кометами.

Некоторые из этих астероидов (например, Икар) время от времени очень близко подходят к Земле. В таких случаях, однако, их скорость относительно Земли очень велика (30 км/сек или больше), и поэтому при современной космической технике возможны лишь пролеты с большой скоростью мимо этих астероидов. Научное значение такого полета не очень велико.

3. Были открыты несколько астероидов, которые близко подходят к Земле с достаточно малой эллиптичностью или наклонением орбит. Объекты этого типа следует серьезно рассматривать в качестве возможных целей для космических полетов. Самый привлекательный из этих астероидов — Эрос (с большой полуосью орбиты 1,458 а.е. (Примеч.- Астрономическая единица (а. е.)-единица измерения расстояний в астрономии, равная среднему расстоянию от Земли до Солнца (1 а. е.=149,6 млн. км). — Ред.), эксцентриситетом 0,223, наклонением орбиты 10°,83). Ожидают, что в 1975 г, он пройдет на расстоянии всего 0,15 а.е. от Земли с относительной скоростью лишь 2,5 км/сек.

Наблюдаемые астероиды этой группы — вероятно, лишь самые крупные представители большого количества тел, которые до сих пор не открыты, что обусловлено главным образом отсутствием интереса к ним у большинства астрономов. Систематическое исследование близких астероидов с помощью очень больших телескопов, возможно, привело бы к открытию сотни таких объектов, и весьма вероятно, что некоторые из них были бы еще более подходящими для космического полета, чем Эрос.

Кометы и метеорные тела

Сказанное о гетегоническом значении изучения малых тел справедливо не только для астероидов, но и для двух других классов таких же объектов, а именно комет и метеорных тел.

Не пытаясь определить положение комет на гетегонической диаграмме, мы можем с уверенностью заявить, что они в этом отношении так важны, что следует настоятельно рекомендовать космический полет к комете. Во всяком случае существует много аргументов в пользу полета к комете: ее строение и активность всегда и заслуженно привлекали большой интерес. К сожалению, относительные скорости комет вблизи Земли так велики, что любой полет, за исключением пролета с высокой скоростью мимо, невозможен по техническим причинам. Кроме того, такой полет может быть очень опасным из-за риска столкнуться с метеорами, ибо кометы связаны с метеорными потоками, которые в окрестности кометы, вероятно, очень интенсивны.

Несомненно, был бы чрезвычайно интересен анализ метеорных тел в космическом пространстве. Среди всего прочего он показал бы, в какой мере метеорное тело является продуктом фрагментации и конденсации-аккреции. Например, если бы на его поверхности имела место конденсация плазмы или если бы оно присоединяло маленькие твердые частицы, оно было бы, по-видимому, покрыто слоем рыхлого вещества, которое содержало бы ценную информацию. Кроме того, изучение метеорного тела позволило бы понять механику столкновений со сверхзвуковой скоростью между такими телами.

Провести подобное исследование метеорного тела современными методами очень трудно. Конечно, метеорные тела падают на Землю и их находят в виде метеоритов, но их прохождение через атмосферу разрушает поверхностные слои, которые, вероятно, имеют самые интересные свойства. Метеорные тела, падающие на Луну, сталкиваются с ее поверхностью со скоростью не меньше 2,3 км/сек, а это значит, что их строение при сверхзвуковом ударе изменяется. Завладеть же метеорным телом в космосе из космического корабля (за исключением микрометеоритов) чрезвычайно трудное дело.

Известно, что метеорные тела в межпланетном пространстве обращаются вокруг Солнца преимущественно в прямом направлении (направление вращения всех больших планет), и многие орбиты имеют малые эксцентриситеты и наклонения. Например, метеорные тела, названные циклоидами, движутся по почти круговым орбитам близко к земной орбите и достигают окрестности Земли с относительными скоростями, которые — перед ускорением в земном поле тяжести — во многих случаях составляют лишь долю километра в секунду.

Вероятно, есть много метеорных тел, которые достигают и астероидов с очень малыми относительными скоростями. Так как скорости ускользания для астероидов с размерами порядка километра составляют лишь несколько метров в секунду, эти метеорные тела совершат мягкую посадку на астероиды. Поэтому можно надеяться найти на поверхности астероида довольно неповрежденные метеорные тела.

Доводы в пользу полета к астероиду

Итак, для выяснения проблемы происхождения солнечной системы полет к астероиду был бы важен по следующим причинам:

1. Изучение астероидов является узловым пунктом для понимания гетегонических процессов.

2. В этой связи очень важно изучать метеорные тела, а наиболее вероятно, что неповрежденные метеориты удастся найти именно на поверхности астероида.

3. Астероид, движущийся близко к системе Земля — Луна, может служить в качестве опорной точки для изучения развития этой системы. Если некоторые явления, которые были зарегистрированы на Луне, найдены и на астероиде, мы можем заключить, что они имеют отношение к общим условиям в той области, где двигались и Луна и астероид. Такое явление могло быть вызвано вспыхиванием Солнца (Примеч.- Имеется в виду образование Солнца как самосветящегося газового шара, когда в течение некоторого времени его светимость была на несколько порядков выше современного значения. — Прим. перев.), встречей с облаком метеорных тел и т. д. Если же лунное явление не обнаружено на астероиде, то, вероятно, это связано со специфической историей Луны, например имеет отношение к предполагаемому ее захвату или тесному сближению с Землей. Земля же как эталон представляет ограниченную ценность, так как, повторим, геологическая эволюция стерла большинство следов ранних эпох.

Полет к Марсу или к астероиду!

Следует сравнить общую научную ценность полета к астероиду и полета к Марсу.

Почти нет сомнения в том, что, если мы сможем обнаружить жизнь на Марсе, полет к этой планете будет иметь безусловный приоритет. Исследование внеземной жизни, несомненно, имело бы такое значение для понимания происхождения жизни и ее основных свойств, с которым не может конкурировать никакое другое возможное открытие.

Однако, по мнению большинства ученых, вероятность найти жизнь на Марсе не очень велика. И если мы согласимся с этой точкой зрения, то аргументы, которые были приведены выше, по-видимому, отдают предпочтение полету к астероиду.

Кроме того, полет к астероиду, как уже сказано, проще с технической точки зрения. Минимальное расстояние от Земли до астероида может быть в три раза меньше, чем до Марса. К тому же малая масса астероидов делает посадку и взлет намного более легкими. Необходимо только на расстоянии нескольких астероидных радиусов довести космический корабль до нулевой скорости относительно астероида. Свободное падение космического корабля с такой высоты на астероид даст вполне приемлемую скорость столкновения (несколько метров в секунду).

Поэтому посадка на астероид может оказаться заманчивым промежуточным проектом и для полета к Марсу.

Высказывалось предположение, что в связи с полетом к Марсу посадку следует производить на один из его спутников. Этот проект важен для создания обсерватории по изучению Марса. С точки зрения гетегонической теории он также интересен, хотя и меньше, чем посадка на астероид.

Полет к астероиду, так же как и в случае других небесных объектов, может предусматривать мягкую посадку непилотируемого либо пилотируемого космического корабля. Относительные достоинства этих двух возможностей примерно такие же, как в случае лунных полетов: пилотируемая посадка дает намного больше научных результатов. Однако надо иметь в виду, что дальнейшее развитие космической техники может значительно повысить научную ценность непилотируемых полетов.

В заключение следует подчеркнуть, что предпосылкой всех полетов к астероидам является интенсивное изучение астероидов обычными методами. Астероидная астрономия является сильно запущенной областью, и открытие подходящих новых астероидов группы Эроса может решительным образом изменить стратегию исследования космического пространства.

ИЗ СОДЕРЖАНИЯ

М. А. Марков, академик. Макро-микросимметрическая Вселенная с. 68-81.

В. В. Соболев, член-корреспондент АН СССР. Энергетические проблемы астрофизики с. 82-94.

М. С. Зверев, член-корреспондент АН СССР. Настоящее и будущее астрометрии с. 95-111.

X. Альвен (Швеция). Полеты к астероидам с. 112-125.

Статьи иностранных ученых перевели

X. Альвен. Полеты к астероидам. — А. Памятных.

Редактор переводов статей иностранных авторов Р. Чуйкова.

БУДУЩЕЕ НАУКИ

Ежегодник. Выпуск шестой

Редакторы: К. Гусева, Е. Кондратьев, Г. Кремнева, В. Микулицкий

Обложка А. Гангалюки

Художественный редактор Е. Волков

Технический редактор Т. Самсонова

Корректор Л. Соколова

А 020890 Сдано в набор 15/IX 1972 г. Подписано к печати 24/Х 1973 г. Формат бумаги 70Х1081/32. Бумага типографская № 2. Бум. л. 6,0. Печ. л. 12. Усл.-печ. л. 16,8. Уч.-изд. л. 20,66. Тираж 94000 экз. (2-й завод 5001—94000).

Издательство «Знание». 101835, Москва, Центр, проезд Серова, д. 3/4. Заказ 835. Цена 61 к.

Набрано в тип. № 2 Ленуприздата. Ленинград, Литейный пр. 55.

Отпечатано в ордена Трудового Красного Знамени Ленинградской типографии № 2 имени Евгении Соколовой Союзполиграфпрома при Государственном комитете Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. 198052, Ленинград, Измайловский пр. 29.

БУДУЩЕЕ НАУКИ МЕЖДУНАРОДНЫЙ ЕЖЕГОДНИК Выпуск шестой

МАРКОВ М. А. МАКРО-МИКРОСИММЕТРИЧЕСКАЯ ВСЕЛЕННАЯ

СОБОЛЕВ В. В. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ АСТРОФИЗИКИ