Человеческие дерзания не имеют пределов. Хотя достижения всегда ограничены, но границы их расширяются с каждым днем.
За последние годы, в связи с ожидавшимся противостоянием Марса, заметно особое оживление в вопросе о межпланетных сообщениях, как путешествиях, так и сигнализации.
Романисты, не скованные, подобно научным исследователям, тяжелыми цепями фактов, дают полный простор своей талантливой и, надо отдать им справедливость, подчас пророческой фантазии1).
Оставляя в стороне вопрос о путешествиях (в котором будущее, повидимому, принадлежит аппаратам ракетного типа, где движущей силой является так называемая "реакция" вытекающей струи газа), мы коснемся только вопроса о межпланетной сигнализации, и притом именно радиосигнализации.
Благодаря громадному усовершенствованию как отправных, так и приемных радиостанций, в настоящее время имеется возможность установить сообщение между 2 любыми точками на земном шаре. Отсюда, казалось бы, еще один, хотя и далеко немаленький, шаг до установления радиосвязи посредством мощных станций с гигантскими антеннами с одной из ближайших и наиболее изученных соседних планет — именно с Марсом.
Планета Марс в моменты своего наибольшего приближения к Земле2) проходит от нее на расстоянии "всего" около 55 миллионов km (рис. 1).
Рис. 1. Орбиты Земли и Марса.
АВ — большая ось орбиты Марса.
Марс представляет собой, во многих отношениях, уменьшенное подобие Земли3) поэтому вполне возможно, что на Марсе происходят многие явления, сходные с земными.
Пресловутые "каналы" на Марсе, открытые Скиапарелли еще в 1877 году (рис. 2), происхождение которых до сих пор остается невыясненным окончательно, дают повод нашей фантазии населить Марс разумными существами, способными, может быть, отправить, принять и, мало того, подтвердить принятие сигналов, отправленных с Земли.
Видимые лучи света — иначе лучистая световая энергия — распространяются, как известно, со скоростью 300.000 km в секунду и способны пронизывать междупланетные пространства на расстояниях, далеко превышающих 140 миллионов km, отделяющих нас, в среднем, от Солнца.
Почему же радиоволны, — иначе лучистая электромагнитная энергия, — представляя собой колебания того же гипотетического эфира и распространяясь с той же скоростью, — не могут, пронизав окружающую Землю оболочку атмосферы, ринуться в межпланетный океан и разнести весть о победе человеческого гения в отдаленные уголки вселенной?
Рис. 2. Марс по Скиапарелли.
Вопрос о межпланетных сообщениях есть4), главным образом, вопрос о дальности распространения радио-волн вообще и тесно связан с условиями, определяющими дальность действия земной передачи.
На дальность действия последней влияют многочисленные и притом весьма разнообразные факторы. Одни из них зависят от самого устройства отправной станции (длина и характер волн), другие от свойств той среды, в которой волны распространяются, как, напр., от различных метеорологических условий, изменяющихся в зависимости от времени года и суток.
В последнее время вопрос о распространении радио-волн и о причинах огибания ими земной поверхности усиленно разрабатывается теоретиками, опирающимися на данные о составе и свойствах земной атмосферы.
Согласно предположениям А. Вегенера5), схематический разрез земной атмосферы может быть представлен приблизительно в виде, изображенном на рис. 36).
Нижняя и самая плотная часть атмосферы, находящаяся, так сказать, у самого дна газообразного океана земной поверхности, называется тропосферой и простирается до высоты около 11 km. Здесь еще встречаются водяные пары (облака), и воздух, находящийся, благодаря вертикальным течениям, в постоянном движении, имеет более или менее постоянный обычный состав.
Следующий слой — стратосфера — занимает высоты от 11 до 75 km. Облаков здесь уже не встречается, и вертикальные течения отсутствуют. Содержание азота увеличивается за счет кислорода, и появляется водород.
Далее идет слой с преобладанием водорода — водородная сфера, не содержащая кислорода и с ничтожным содержанием азота.
Еще выше расположена сфера геокорония — с преобладанием над водородом неизвестного на земле гипотетического газа, названного геокоронием.
Рис. 3. Разрез атмосферы по А. Вегенеру.
Маркони уже давно (в 1902 г.) заметил, что радио-сигналы более легко и надежно передаются ночью, чем днем. Поэтому вполне естественно предположить, что те изменения, которые препятствуют распространению радио-волн, обусловлены преимущественно действием солнечных лучей.
Действительно, благодаря сильной разреженности верхних слоев, содержащиеся в них газы, под влиянием солнечных лучей и ультрафиолетового света, могут легко (в особенности в вышележащих слоях и днем) ионизироваться и, вследствие этого, делаться проводниками7).
Среди различных попыток объяснить распространение радио-волн особенного внимания заслуживает взгляд Хивисайда, высказанный им еще в 1900 г. и теоретически развитый впоследствии Иккльзом.
По теории Хивисайда-Иккльза причину искривления лучей8) радио-волн следует искать в отражении их от проводящего слоя (так называемого "слоя Хивисайда"), находящегося в верхних ионизированных частях атмосферы.
Из ряда опытов над дальностью земной передачи вытекает, что "слой Хивисайда" расположен на высоте приблизительно около 150—250 km., в среднем, около 200 km.
Однако, последние работы Линдемана и Добсона, изучавших условия загорания и потухания падающих звезд, а также исследования Вегарда и Штермера о природе северных сияний, приводят к иным выводам о составе и строении верхних слоев атмосферы.
Предположительный схематический разрез атмосферы, согласно этим данным, рисуется, в общих чертах, в следующем виде (цифры округлены):
Таким образом, уже прибл. на высоте 120 км., т. е. около пояса, к которому приурочивается "слой Хивисайда", начинается область кристаллического азота. Поэтому весьма естественно приписать существование отражающего слоя наличности кристаллического азота, электризация которого, по Вегарду, и вызывает явление северных сияний.
Рис. 4. Судьба лучей.
С другой стороны, благодаря сравнительно большой проводимости земли, волны также не могут проникнуть вглубь нее.
Таким образом, радио-волнам преграждают путь 2 экрана, которые можно грубо уподобить двум зеркалам: одному нижнему, выпуклому — Земля — и одному верхнему, вогнутому — нижняя граница "слоя Хивисайда".
Радио-волны или, иначе, электромагнитный луч, приближаясь к "слою Хивисайда", может, в зависимости от различной степени ионизации (проводимости) слоев атмосферы, различным образом отражаясь и преломляясь, подобно световым лучам, менять свое направление, т. е. вообще искривляться. Вообще можно сказать, что, в зависимости от кривизны своего направления, луч может испытать, как это показано схематически на рис. 4, троякого рода судьбу: 1) если кривизна его пути будет равна кривизне10) земной поверхности, то луч будет огибать Землю без отражения и непосредственно направляться в приемную станцию: 2) если кривизна луча будет больше кривизны Земли11), то луч может, отразившись от верхних слоев, вновь встретить Землю и, отразившись от нее, снова умчаться в верхние слои, т. е. луч будет скитаться, переходя из верхних слоев в нижние и обратно. В этом случае луч может: или вообще не попасть в приемник, или попасть в него сильно, или вовсе, ослабленным от такого путешествия. Наконец, 3) если кривизна луча будет меньше кривизны Земли, то луч, либо а) достигнув "слоя Хивисайда", отразится от него и вновь встретит Землю, — при чем он также может и вовсе не попасть в приемник и испытает в дальнейшем судьбу12), подобную судьбе луча в случае втором, либо б) умчится из пределов земной атмосферы.
Здесь мы подходим вплотную к коренному вопросу нашего беглого очерка: какова же дальнейшая судьба этого луча?
Не вдаваясь в подробности, мы можем сказать, что электромагнитная энергия, встречаясь с проводящим слоем и частично отражаясь от него, другой своей частью будет им поглощаться, переходя в другие формы энергии, при чем, во всяком случае частью, перейдёт в энергию тепловую.
Кроме того электромагнитная энергия, распределяясь, по мере своего распространения, на все большее и большее число частиц эфира, уменьшает амплитуду своих колебаний, т. е. подвергается рассеянию.
Свойства высоких слоев атмосферы и, тем более, следующего за ними межпланетного пространства — нам недостаточно известны. О них мы можем строить различные, более или менее вероятные, предположения.
Кроме того, электромагнитная энергия излучается и при многих других, как земных, так и, повидимому, космических явлениях: вселенная живет своей особой электромагнитной жизнью, нами еще не изученной.
Поэтому предсказать дальнейшую судьбу луча мы (будем надеяться — только пока) не можем.
Итак, радио-волны, повидимому, прикованы к земле и осуждены на скитания в шаровом слое части земной атмосферы.
Все же возможность сношений с жителями других планет слишком заманчива, и нет никаких причин от нее принципиально отказываться.
В зависимости от различных условий жизнь, даже на одной нашей планете, может обнаруживать поразительное разнообразие форм, начиная от микробов и кончая гренландским китом и человеком.
Рис. 5. Схема спектра лучистой энергии.
Марс, согласно теории Канта-Лапласа, образовался раньше Земли. Поэтому не невероятно, что культура марсианского населения (живущего, если таковое вообще существует, в условиях, несколько отличных от земных) могла бы быть значительно впереди земной.
Изученные области спектра лучистой энергии, изображенного на чисто-схематической шкале рис. 5, составляют около 50 октав13).
Спектр, который является неограниченным в сторону больших длин волн, на схеме рис 5 произвольно ограничен длиной волны = 30 км14).
В пределах этих 50 октав остались не исследованными 2 участка: 1) около 3,5 октав с длиной волны l = 315 μ до 3 мм, влево от инфракрасных лучей и 2) около 3 октав (l = 0,01 μ до 12 Å, вправо от ультра-фиолетовых15).
Невидимые лучи Рентгена, находящиеся всего на 8 октав вправо от видимых световых фиолетовых, обнаружили совершенно особые свойства (способность, как известно, проникать чрез тела непрозрачные для обычных световых лучей). Поэтому вовсе не невероятно, что лучи этих не исследованных участков, внутри или может быть вне этих 50 октав, техника будущего сможет использовать для своих целей.
Однако, оставаясь на почве научно-проверенных фактов, предоставим пока фантазии романистов решать вопрос о том, известно ли марсианам телеграфирование, основанное на использовании иных, неизвестных нам пока, форм энергии, способных побеждать как межпланетные пространства, так и оболочки, подобные Хивисайдовской.
Там, где существуют дерзания, будь то на Земле, или на Марсе, они не имеют пределов.
Хотя достижения всегда ограничены, но границы их расширяются с каждым днем.
Инж. В. Зеленков.
1) Вспомним, наприм., хотя бы роман Жюля Верна "80.000 верст под водой", идеалы которого не только осуществлены, но и превзойдены современными подводными лодками.
2) Во время так наз. "противостояний", т.-е. тогда, когда Марс находится на стороне неба, противоположной Солнцу, он приближается к Земле на расстояние, которое колеблется между 55 и 100 миллионами km. Наибольшей близости Марс достигает в эпохи так наз. "великих противостояний", наблюдаемых тогда, когда одновременно с этим он находится в "перигелии", т.-е. в наибольшем приближении к Солнцу.
Это случается, приблизительно, чрез каждые 15 лет и каждый раз дает обильную пищу газетным сенсациям. Последнее великое противостояние было 23 августа 1924 года.
3) Диаметр Марса — около 6750 km (т. е. около ½ земного), объем — около 0,14 объема Земли. Так как средняя плотность его 0,7 плотности Земли, то масса его составляет всего около 0,1 массы Земли, благодаря чему сила тяжести на Марсе, приблизительно, в 3 раза меньше, чем на Земле.
4) Конечно, с нашей, земной, точки зрения.
5) К сожалению, данные, в особенности для высоких слоев, весьма скудны. Непосредственные исследования пока ограничены для аэростатов высотой около 11 km и для шаров зондов около 30 km.
6) Масштаб высот в поясе от 70—500 km уменьшен в 10 раз по сравнению с масштабом пояса от 0—70 km.
7) Ионизация есть распадение частицы газа на 2 части (ионы), представляющиеся заряженными разноименными электричествами. При ионизации газ всегда становится проводником.
8) Т. е. направления распространения волн. Это направление перпендинулярно к "фронту" волны.
9) Которому, по Вегарду, и принадлежат спектральные линии, заставлявшие предполагать наличность гипотетического геокорония.
10) В среднем радиуса 6358 km по меридиану и 6378 km по экватору.
11) Или, другими словами, радиус кривизны будет меньше.
12) Таким образом, радио-волны могут попадать в приемную станцию самыми разнообразными путями, в зависимости от расположения водных поверхностей, возвышенностей и пр.
Этим объясняется на первый взгляд странное явление: приемные станции, ближе расположенные, могут иметь силу приема слабее, чем у более отделенных приемников, или вовсе не принять сигналов (мертвая точка). Точно также сила приема у антипода может быть больше, чем у приемника, ближе, и даже по соседству, расположенного (так называемый "эффект антипода").
13) Октавой по отношению к колебанию данной частоты наз., по аналогии со звуком, колебание с частотой вдвое большей. Для лучистой энергии скорость распространения волн (c в km в sec.) равна длине волны (l, в km), умноженной на число колебаний (n в sec), или c = l . n. Отсюда следует, что октава данного колебания имеет длину волны вдвое меньшую.
14) В настоящее время пользуются радиоволнами длиной от 300 m до 300 km.
15) Микрон (μ) = ¹/1000 мм, миллимикрон (μμ) = 0,001 μ = 10—6 мм. Кроме того для измерения длин волн пользуются еще единнией "онгстрем" (Å): 1 Å = 10—7 мм = одной 10-миллионной мм = 0,1 μμ.
