"Природа", №1-6, 1924 год, стр. 29-44

Твердый азот в верхних слоях атмосферы.

С. А. Щукарев.

Когда первыми глубоководными экспедициями добыты были со дна морского невиданные дотоле ни одним человеком рыбы странной формы, полуслепые, обладающие иногда способностью к самосвечению, погибавшие при переходе от громадного подводного давления к условиям давления атмосферного — весь ученый мир был крайне заинтересован этими вновь открытыми формами животного мира. Казавшийся ранее невозможным факт существования жизни под давлением в 1000 атмосфер стал реальностью; дно океана оказалось населенным особыми существами, вся организация которых указывала на то, что им недоступны верхние водные слои, что они привыкли жить в темноте, не пользуясь лучами солнца и ничего не зная о бурях, о воздушной стихии, о всем живущем на несколько километров выше их собственного обиталища.

Мы живем на дне еще более глубокого воздушного океана и не приспособлены к существованию в его верхних слоях: лишь некоторые птицы, да соперничающие с ними авиаторы и альпинисты поднимаются иногда на несколько километров выше того уровня, на котором цветет шумная и многообразная жизнь. Еще несколько выше, иногда на высоту 20—30 километров, подымаются метеорологические шары-зонды с необходимыми автоматическими, регистрирующими инструментами. О более высоких слоях атмосферы у нас нет хоть сколько-нибудь точных данных; для нас "глубоко-воздушных" существ, привыкших к определенному парциальному давлению кислорода, тяжелых настолько, что лишь лучшие тренированные прыгуны могут подскочить с поверхности земли на высоту каких-нибудь двух метров — для нас в высочайших слоях атмосферы возможны всяческие сюрпризы; для нас до сих пор остаются тайной многие существенно важные явления, связанные с верхними слоями разреженного, подвижного, пронизанного насквозь светом океана, окружающего землю.

Особенно загадочным и всегда привлекавшим к себе внимание полярных исследователей явлением, разыгрывающимся на высоте, по крайней мере, в 100 километров, были северные сияния. Своеобразие и красота разноцветного свечения на фоне полярного неба, связь его с магнитными бурями, непонятность происхождения — все это заставляло думать, что на границе воздушного океана, в той области, где совершается переход от пространства так или иначе заполненного материей к царству мирового эфира господствуют совершенно особые физико-химические и космические факторы.

Для того, чтобы составить себе ясное представление о том, что такое северное сияние, прежде всего важно ответить на вопросы: каков химический состав того вещества, которое принимает участие в процессе излучения, а также в чем лежит самая причина свечения.

На второй из этих вопросов дал ответ Биркеланд, еще в 1900 году указавший на аналогию северных сияний со свечением разреженных газов в Гейслеровых трубках. По его предположению солнце является могучим источником катодных лучей¹), которые попадают в верхние слои атмооферы и заставляют светиться находящиеся там газы. Отсюда ясно, что изучение спектров северных сияний должно дать ответ и на вопрос о составе верхних слоев атмосферы.

Вблизи земной поверхности сухой воздух состоит на 21% из кислорода, на 78% из азота и приблизительно 1% аргона; незначительную примесь составляют углекислый газ, неон, криптон, ксенон, водород и гелий. Вследствие ветров и существующих всегда вертикальных токов, газы атмосферы очень хорошо перемешаны между собою и лишь с трудом, — путем очень точных анализов можно подметить иногда незначительные колебания в составе воздуха. Тем не менее, если мы будем брать пробы воздуха с разных высот, можно заметить вполне определенное стремление более легких газов скопляться поверх тяжелых.

Так например:

			O2 в %	N2 в %
На поверхности земли:			20,92	78,06
На высоте	4100	метров:	20,89
	5500	""	20,75
	5680	""	20,89
	15500	""	20,79	78,27

Из этой таблички видно, что на высоте 15 километров воздух по сравнению с нормой немного богаче легким азотом и беднее тяжелым кислородом.

К тому же выводу приходим при рассмотрении результатов анализа воздуха, взятого на высоте 8000 метров в ночь с 18 на 19 мая 1910 года; земля проходила тогда через хвост кометы Галлея и были снаряжены специальные воздушные шары для наблюдения возможных изменений в верхних слоях атмосферы. В результате окаэалось, что на литр воздуха, принесенного с высоты, приходилось 37,7 кубич. миллиметра смеси гелия, неона и водорода, тогда как литр обычного воздуха содержит 26,2 куб. миллим, тех же газов. Опыт не показал ничего нового относительно кометы Галлея (для этого надо было бы подняться, повидимому, гораздо выше 8 клм.), но зато еще раз подтвердил, что с высотой количество легких газов нарастает по сравнению с тяжелыми.

Все эти опыты, а также аналогия с солнечной атмосферой, которая, как известно, состоит в нижней своей части из металлических паров, а в верхней из водорода и гелия, приводили к следующему заключению: земная атмосфера на больших высотах, может быть, сильно отличается по химическому составу от того, что принято считать за воздух, годный для дыхания.

Ган еще в 1875 г. высказал предположение, что поверх кислородо-азотного слоя вокруг земли стелется газообразный водород; после того как Готье показал, что и в обычном воздухе содержится около 0,0033% водорода (главным образом вулканического происхождения) Ган, а за ним и Вегенер стали усиленно проповедывать идею о водородном слое, лежащём вокруг эемного шара, начиная с высоты 70—80 километров.

Еще в 1909—1910 годах Вегенер пытался разобраться в строении эемной атмосферы и для этой цели привлек наблюдения самых разнообразных явлений, как-то сумерек, светящихся ночных облаков, пепла, изверженного Кракатау, зоны молчания вокруг центра распространения взрывной звуковой волны, падения метеоритов и, наконец, спектр северных сияний.

Все рассуждения Вегенера сводились к существование в земной атмосфере известной слоистости с довольно резкими границами слоев на высотах около 11, 70 и 200 километров. Первая из этих границ отмечает переход в так называемую стратосферу, изотермический слой воздуха, в котором отсутствуют вертикальные потоки; вторая граница (70 клм.) отделяет гелио-водородный слой от кислородо-азотного, третья (200 клм.) обозначает переход от водорода к еще более легкому гипотетическому газу геокоронию.

В статье 1912 года²) Wegener приводит такой гипотетический чертеж состава земной атмосферы:

На высоте 500 километров по Вегенеру атмосфера состоит на 93% из геокорония и на 7% из водорода.

Рис. 1.

Метеориты, которые зажигаются обычно на высоте около 150 километров и гаснут на 80 клм., часто показывают в своем спектре линии водорода. Вегенер это считает за доказательство³) присутствия водорода в атмосфере. Спектры северных сияний тоже подтверждают мысль о водородном слое; Вегенер приводит такую табличку:

Спектр северного сияния.	Число линий.
	У вершины сияния.	У подножия его.
Спектру воздуха принадлежат	9	8
Спектру азота анодному	2	4
Катодному спектру азота	10	14
Спектру водорода	8	1
Неизвестной природы	8	4

Нельзя здесь же не указать насколько вообще слабо аргументировано было Вегенером существование в зоне северных сияний водорода в преобладающем над другими газами количестве. Все основано на 3-х сомнительных линиях в присутствии 18 несомненных азотных линий и полос.

Что касается линий неизвестной природы, то главнейшей из них и в сущности самой сильной во всем спектре северного сияния является линия с длиной волны 557 μ.

Успех открытия гелия, предсказанного сперва по желтой спектральной линии в атмосфере солнца, а затем уже найденного и на земле, побудил к предположению, что ярко зеленая линия с длиной волны в 532 μ, характеризующая самую внешнюю оболочку солнца — так называемую корону, отвечает тоже пока еще неоткрытому элементу Коронию.

Д. И. Менделеев приписал Коронию атомный вес 0,4 и поместил его в первый ряд и нулевую группу своей системы.

Вегенер делает предположение, что неизвестный газ, именуемый им "геокороний" имеет нечто общее с солнечным коронием, хотя их зеленые линии λ = 557 и λ = 532 отличаются друг от друга; он полагает, что в сущности солнце и земля имеют одну общую атмосферу, при чем мостом, соединяющим нас с раскаленным светилом, служит неоткрытый еще на земле газ с атомным весом 0,4. Правда, Назини, Андреоли и Сальварари, исследуя (1898 г.) вулканические газы, полагали, что, судя по спектру, им удалось наблюдать и в лаборатории следы корония.

К тому же 1912 году, что и работа Вегенера, относятся первые систематические наблюдения над спектром северного сияния, произведенные профессором физики, в Университете в Христиании Ларсом Вегардом. Норвежец по происхождению, Вегард на своей родине был в особо благоприятных условиях для наблюдений "северной авроры". Длинные ночи и иногда почти непрерывное свечение верхних слоев атмосферы давали ему возможность при фотографировании спектров делать выдержки по 15—20 часов подряд; линии и полосы спектра, обычно трудно получаемые, выходили часто на пластинках Вегарда даже с передержкой.

Еще в 1912—1913 годах Вегард сфотографировал и изучил синюю часть спектра северного сияния, при чем показал идентичность полученных полос с отрицательным спектром азота. В 1921 году, после военного перерыва, Вегард опять занялся северным сиянием и на этот раз очень точно определил длину волны загадочной зеленой линии, которую Вегенер приписывал геокоронию. Измерения с точностью до нескольких десятых единицы Ангстрёма дали λ = 5578,0. Более поздиие работы Вегарда дают для той же линии λ = 5578,2 и даже λ = 5578,4.

В 1922—23 году Вегард отправился с целым набором очень хороших спектрографов в геофизический институт в Тромсе на севере Норвегии, где и устроил наблюдательный пункт на крыше здания; спектрографы были заключены в оболочки с автоматически поддерживаемой постоянной температурой, снимки производились на весьма чувствительных пластинках, которые потом были промерены в лаборатории Христиании.

Всего было им найдено в спектре сияния 35 линий и полос; из этого числа 29 оказались в точности соответствующими линиям и полосам в линейчатом, отрицательном и положительном полосатых спектрах азота; два можно было приписать азоту с большой степенью вероятности и лишь четыре с длинами волн 5578,2; 4182,5; 3432,7, и 3208,3 нельзя было идентифицировать и пришлось отнести к разряду неизвестных линий. Что всего замечательнее, ни одна из полученных линий не отвечала спектру водорода, гелия или кислорода. Таким образом взгляд Вегенера о водородном слое, лежащем выше 100 километров, потерпел полный крах, но от этого теория северных сияний не сделалась проще и понятнее.

Штёрмёр уже довольно давно производил фотограмметрические определения высот северных сияний и показал (в результате 150 измерений), что обычная высота сияний лежит в пределах от 40—200 километров; чаще всего свечение наблюдается на высоте 100—150 километров, но нередко доходит до 400—500, а в некоторых случаях и до 750 километров над уровнем моря. Между тем Ленард еще в 1911 году выяснил, что если мы примем обычный состав атмосферы из кислорода и азота, то на столь больших высотах эти тяжелые газы не могут удерживаться в количестве необходимом для достаточно интенсивного свечения под влиянием катодных лучей солнца.

Два противоположных стремления обусловливают распределение газа над землей: одно — это движение вниз в силу закона тяготения, другое есть результат беспорядочного теплового движения самих газовых молекул. Слой молекул, уже упавших на поверхность земли, не будет лежать на ней спокойно, но, наоборот, будет все время своим движением мешать налетающим сверху молекулам упасть; каждая молекула, коснувшаяся земли, отразится от нее и, отлетая кверху, будет ударять приближающиеся молекулы второго слоя, не подпуская их к земле; при этом одна и та же молекула может очень много раз удариться о землю и подобно древнему великану Антею получать всякий раз после соприкосновения с ней как бы новую силу для отражения молекул наседающих сверху. Конечно, в хаосе молекулярного движения все зависит от случая, но все же в среднем ясно одно: нижний слой молекул удерживает в силу своего теплового движения следующий кверху слой молекул от окончательного падения; второй слой удерживает третий и т. д. Таким образом, несмотря на существование силы тяжести, газ может облекать землю очень толстым слоем, уменьшающейся кверху плотности. Математически нетрудно подсчитать зависимость между высотою над уровнем океана и плотностью того или иного гава; понятно, что уменьшение молекулярного веса частиц, а также повышение температуры газа будут способствовать газу в его стремлении кверху. Принимая все это во внимание, а также считая, согласно Вегенеру, что температура воздуха до высоты в 10 километров в среднем не ниже —23° С., а в области от 10 до 110 километров равна —53° С., Вегард⁴) вычисляет давление азота на высоте 110 клм. равным 0.055 дин на квадратный сантиметр, давление водорода 10,25 дин на кв. сантиметр и для гелия 0,494 дин на кв. сант. Для пооледних двух газов расчет сделан, исходя из их парциальной упругости на земной поверхности.

Ясно, что полученные цифры противоречат опыту, так как в спектре северных сияний на высоте 110 клм. линий водорода и гелия не оказалось. Вегард сделал проверочные опыты, приготовляя в лаборатории искусственные смеси азота с водородом и азота с гелием и заставляя их светиться под влиянием катодных лучей. Таким путем было выяснено, что водород можно открыть по спектру, если он присутствует в количестве не меньшем 3—7%, а гелий дает о себе знать лишь достигая 30% в газовой смеси. Таким образом для того, чтобы северное сияние дало спектр азота без водородных и гелиевых линий, необходимо иметь на высоте 110 клм. азота по крайней мере в 15 раз больше, чем водорода и в 3 раза больше чем гелия; следовательно, если давление азота там равно 0,055 дин на кв. сант., то H₂ будет иметь упругость 0,0037, т. е. ⁴/10.000 того, что принимал Вегенер, а гелий 0,015 дин на кв. сант., т. е. ⁴/10.000 того, что выходит по Вегенеру. Но это еще не все: если принять такие цифры для высоты в 110 клм., а дальше опять вычислять по газовым законам, получится, что на высоте в 120—130 клм. водород и гелий должны опять пересилить азот; однако, там и даже на высоте 300—400 клм. наблюдается опять-таки лишь спектр азота без намека на H₂ и He. На основании этого экспериментального факта Вегард отрицает существование водорода и гелия в верхних слоях атмосферы. В равной степени отрицательно относится он и в гипотетическому геокоронию, для которого в современной периодической таблице нет и места, так как нам известно, строение водородного атома, как простейшего из возможных элементов.

По Вегарду атмоофера, начиная с высоты 100 клм. состоит исключительно из азота анормально большой плотности.

Линдеман и Добсон пытались недавно вычислять плотность газа, необходимую для того, чтобы метеоры загорались при прохождении через него; при этом названные авторы пришли к заключению, что плотность ненормально велика на больших высотах. В объяснение они дали гипотезу, объясняющую этот факт высокой температурой верхних слоев атмосферы (по крайней мере +300° по абс. шкале), содержащей много озона, а потому сильно поглощающей солнечную теплоту.

Если теория метеоритов потребовала +300° абс. шк., то для северных сияний по Вегарду недостаточно и этой температуры. Если даже принять гипотезу горячей атмооферы с температурой в +300° абс. шк., то на высоте 500 клм. упругость азота была бы 10^-21 дин на кв. сант., т. е. в каждых 10 куб. метрах находилась бы всего лишь одна молекула. Для того, чтобы газ такого разрежения светился с подобающей интенсивностью, необходим чудовищно сильный поток электронов, содержащий приблизительно в каждом куб. сантиметре 10¹⁹ электронов, т. е. столько же, сколько находится нейтральных молекул в одном куб. сантиметре газа при нормальных условиях. Ясно, что такой плотности поток не может исходить от солнца; нет сомнения, что плотность азота на высоте 500 клм. гораздо больше. Вычисление показывает, что для соблюдения хоть сколько-нибудь вероятных условий свечения плотность азота должна быть отвечающей температуре не меньше +800° С.; такое обстоятельство, однако, в высшей степени невероятно и для объяснения анормально большой плотности материи на высотах надо признать не температуру, но какой-либо иной фактор, действующий в обратную с земным тяготением сторону. Нельзя не признать весьма оригинальной и блестящей мысль Вегарда об участии здесь сил электрических. Земля, как известно, заряжена отрицательно, атмосфера, наоборот, имеет положительный заряд, поддерживаемый вследствие фото-электрического эффекта; особенно силен процесс в верхних слоях атмооферы, где ультра-фиолетовые, X и γ излучения солнца вырывают из молекул электроны, уходящие в мировое пространство. Распределение силовых линий в атмосфере таково, что ниже некоторого нулевого уровня электрические силы направлены книзу и помогают силе тяжести, выше же они тянут заряженные положительно частицы кверху, создавая этим противодействие тяжести и содействуя накоплению материи в высочайших слоях атмосферы.

Если обычный закон изменения давления газа p с высотой h выражается через

где ρ плотность газа, а g ускорение силы земного притяжения, то в случае существования электрической силы F при плотности электричества (электрич. заряд на единицу объема) σ мы имеем

электрическое отталкивание от нижележащих одноименно заряженных частиц, как бы уменьшает вес частиц. Легкие газы вроде водорода или гелия, очевидно, и не могут удержаться в верхних частях атмосферы вследствие того, что электрическое отталкивание выбрасывает их из сферы влияния земного шара как-только соответствующие атомы H и He получат под влиянием солнечных излучений положительный заряд.

Сила, толкающая азотную молекулу кверху, также гораздо больше силы земного притяжения, и потому, чтобы азоту не потеряться подобно H и He, необходимо, чтобы молекулы его соединялись вместе в тяжелые комплексы или кристаллики. В самом деле, если принять, что наиболее короткие волны, ионизующие азот на высоте 600 клм., имеют длину всего в 1 ангстрём, то согласно формуле

мы имеем для потенциала V величину равную 41 электростатической единице. Это в свою очередь отвечает отталкивательной силе F в 6.1·10^—8 электростатич. единиц.

Для того, чтобы материальная частица не была отброшена в мировое пространство, необходимо mg > F·e; принимая во внимание массу азотной молекулы, получаем условие: F < 10^—10 электростатич. единиц.

Следовательно существующая электрическая сила в 600 раэ больше той, которая была бы достаточна, чтобы выбросить все азотные молекулы, лежащие вокруг земли выше некоторого нулевого уровня. Единственным объяснением того, что азот имеется на большой высоте по Вегарду следует считать способность этого газа (в противоположность H и He) легко переходить в жидкое и твердое состояние. В виде таких капелек или даже скорее кристалликов азот и висит над землей подобно громадному пылевому облаку. О низкой температуре пылевой зоны говорит и то обстоятельство, что спектр северных сияний гораздо ближе подходит по своей бедности полосами к спектру азота при температуре жидкого воздуха, чем к спектру того же азота при комнатной или повышенной температурах. По Вегарду чертеж, поясняющий строение земной атмотсферы, получается совсем не похожим на то, что дал в свое время Вегенер.

Переход от газа к пыли совершается на высоте около 90—100 клм.; между 100 и 120 клм. плотность материи велика, выше она мала, но убывает с высотой очень медленно.

Рис. 2.

Что касается зеленой линии "геокорония", то по Вегарду⁵) она тоже отвечает азоту, но находящемуся в особых условиях, трудно воспроизводимых в лаборатории. В самом деле интенсивность зеленой линии по отношению к остальным линиям спектра не меняется при переходе от 100 клм. к 160—180 клм. Этот факт несовместим с предположением присутствия кроме азота другого какого-либо более тяжелого или легкого газа. Вегард полагает, что зеленое свечение северных сияний зависит от присутствия азотной пыли, когда же частички последней под действием катодных лучей разрушаются или испаряются появляется красноватое свечение с обычным азотным спектром. Игра цветов в сиянии может объясняться также различной скоростью солнечных катодных лучей, процессами нейтрализации положительных ионов атмосферы электронами с солнца и т. д.

Замечено, что и метеоры, пролетая высоко над землей, дают свет зеленоватого оттенка, попадая же в зону ниже 90 клм., т. е. в газообразный азот они начинают светиться красноватым цветом. Автор этой статьи был сам однажды свидетелем чрезвычайно яркого и красивого метеора зеленого цвета (вроде того оттенка, который придают пламени бунзеновской горелки пары бариевых солей). Дело было весной в период белых ночей; солнце только что зашло и было совершенно светло, ни одна звезда еще не загорелась на небе. Внимание мое внезапно привлек какой-то слабый движущийся отблеск на земле, я посмотрел кверху и увидел ярко зеленый метеор, бесшумно пересекающий небо от одного горизонта до другого; все явление длилось, по моему впечатлению, более секунды и по-внешнему виду больше всего напоминало гигантскую ракету зеленого цвета. Свечение исчезло не сразу после пролета метеора, но оставалось еще около секунды на небе в виде очень слабо светящейся довольно широкой полосы.

Давно уже замечено (Шрёттер), что высота северных сияний над земной поверхностью увеличивается по мере движения от полюса к экватору. Так на севере Норвегии она не превышает 300 клм., в Христиании же наблюдались лучи на высоте 750 клм. Вегард объясняет это неравномерным распределением азотной пыли вокруг земного шара. Около экватора солнечная деятельность значительно интенсивнее, а потому и электрические силы, подымающие кристаллики азота, сильнее; вся атмосфера в экваториальной области поэтому вытянута кверху. Электроны, летящие с солнца на землю, попадая в магнитное поле земли начинают двигаться, не прямолинейно, но по спиралям вокруг магнитных силовых линий; в результате очень сложных кривых, описываемых в пространстве электронами, получается как бы круговой электрический ток, опоясывающий землю по магнитному экватору; этот электронный поток служит как бы щитом защищающим азот от ухода из земной атмосферы: положительные кристаллики разряжаются электронами и начинают падать вниз.

Таким образом по Вегарду земля окружена поверх газовой пленки в 100 километров толщиной еще пылевым облаком, имеющим в сущности форму кольца, опоясывающего землю по экватору. Невольно приходят в голову кольца Сатурна, которые тоже, весьма возможно, состоят из мелких твердых заряженных электричеством частиц. Если это так, - то Сатурн должен иметь атмосферу и магнитное поле. Отсутствие колец у других планет, может быть, объясняется высокой температурой, слабостью магнитного поля, отсутствием атмосферы, а, может быть, и тем, что древняя атмосфера их состояла лишь из водорода и гелия, которые ионизовавшись улетели, не будучи в состоянии сгуститься в капельки или в кристаллики.

Рис. 3.

В одном из последних нумеров Comptes rendus (от 31 марта 1924 г.) Вегард сообщает о своих последних опытах, произведенных в лаборатории Каммерлинг-Оннеса в Лейдене; азот, охлажденный до температуры —250° жидким водородом был сконденсирован в кристаллическом состоянии на поверхности медной пластинки; испускаемые катодом Венельта электроны, разгоняемые до той или иной скорости приложенной разностью потенциалов, ударяли о кристаллический азот и заставляли его светиться. Уже начиная с потенциала в 75 вольт свечение было ясно заметно, причем в его спектре можно было отметить головы полос отрицательного спектра азота; при 200 вольтах в спектре появились зеленые лучи и желтая полоса, при 500 вольт свечение сделалось ярко зеленым, тоже еще сильнее наблюдено было при 750 вольтах. При этом в спектре красовалась бывшая до сих пор загадочной линия λ = 5778; общее сравнение воспроизведенного в лаборатории спектра твердого азота с спектрами северных сияний показало полную их идентичность. Таким образом гипотеза Вегарда была блестяще подтверждена. Отметим здесь еще, что после прекращения бомбардировки твердого азота катодными лучами свечение продолжалось, по крайней мере, еще 5 минут; этот факт говорит за то, что перед нами явление фосфоресценции.

В настоящее время Вегард занят изучением спектров твердого водорода, кислорода, аргона, неона, аммиака, окиси азота и др. в надежде подойти этим путем к объяснению непонятных до сих пор спектров многих небесных туманностей. По предположению Вегарда, туманности могут представлять собою пылевые облака из фосфоресцирующих под влиянием космических лучей кристалликов различных веществ. Можно думать, что в результате этих опытов мы узнаем что-нибудь о природе солнечного корония, небулия и других гипотетических веществ.

Нельзя не признать, что открытие Вегарда, будет играть очень большую роль в науке об атмосфере. Уже теперь с точки зрения теории Вегарда становятся ясными многие явления, которые иначе было бы весьма трудно понять.

Так, например, зодиакальный свет можно трактовать как рассеянное отражение солнечных лучей от верхних частей пылевого кольца, окружающего экватор; голубой цвет неба тоже хорошо объясняется рассеянием солнечного света кристалликами азота; не будь их было бы весьма трудно дать себе отчет почему и на вершинах самых высоких земных гор небо кажется таким же синим, как и на уровне моря: ведь разреженный газ слоя атмосферы, лежащего выше уровня в 10 километров, не в состоянии был бы так сильно рассеивать солнечные лучи. Не будь кристалликов азота, мы бы не имели голубой "тверди" над нашими головами; небо казалось бы нам угольно-черным и днем и ночью, а солнце светило бы как бы через круглое отверстие, прорезанное в черном своде.

Неравномерным распределением кристалликов азота в пространстве объясняет Вегард и мерцание звезд, лучам которых приходится в разные моменты времени проходить не через одинаковое количество твердых частиц.

Еще, пожалуй, интереснее то влияние, которое слой Вегарда оказывает на электромагнитные и звуковые волны, отражая их вниз. Не будь твердого азота наверху, радио не могли бы так легко загибать cвои волны за кривизну земного шара; лучшие условия ночного телеграфирования объясняются по Вегарду тем, что днем солнце отчасти испаряет кристаллики азота и ослабляет, таким образом, отражение. Вследствие отражения звуковых волн получается явление, так называемой зоны молчания. Эта зона наблюдалась, кажется, впервые при взрывах динамита на горе Юнгфрау в 1910 году; особенно хорошо известен также случай зоны молчания констатированный в начале войны 1914 г. при обстреле немцами Антверпена: в непосредственной близости к месту обстрела вплоть до расстояния в несколько десятков верст канонада была ясно слышна; затем в концентрическом поясе шириной километров в 100 ничего нельзя было заметить — это и есть зона молчания; на еще более далеких расстояниях звуки опять достигали поверхности земли, отразившись по Вегарду от азотного "хрустального" свода.

Много чудес открывается в лучах северного сияния для нас — существ потонувших на дне великого воздушного океана; мы живем в сумерках, пользуясь лишь остатками света, проникающего через толщу атмосферы в несколько сот километров; но игра лучей на поверхности воздушной стихии выдала нам ее тайну.

⁵) Phil. Mag. October, 1923 г.