50 сказок о науке

Астрофизик, докт. физ.-мат. наук, ведущий аналитик в группе спутника «Суоми» (NASA) Николай Горькавый прислал в редакцию ТрВ-Наука один из своих рассказов, вошедших в его новый сборник «Создатели времен» (Астрель-ACT). Мы бы хотели привлечь внимание читателей к этому необычному научно-популярному жанру — научной сказке.

Предисловие

Автор — астроном. Он свободно перемещается внутри Солнечной системы и знает каждый ее уголок, а также заглядывает в планетные системы и других звезд — Бета Пикторис, Эпсилон Эридана и голубой Веги.

Однажды автору захотелось заглянуть в будущее. Захотелось так остро, что стало понятно, что с этим надо что-то делать. Но машины времени еще не изобрели — и вряд ли изобретут, потому что будущее, в которое хочется слетать, еще не осуществилось. А если добраться до этого будущего медленным ходом — как все, кто не имеет машины времени,— то окажется, что возвращаться уже некуда — прошлого, в котором жил когда-то, уже нет.

Тогда автор решил написать книгу про наиболее вероятное будущее, чтобы, читая ее, можно было очутиться в этом будущем вместе с героями книги. Конечно, это только вероятное будущее — но оно ничем не хуже другого, потому что любое будущее, пока не реализовалось, балансирует на острие вероятности, подчиняясь воле людей, — и каким оно будет, зависит только от нас.

Автор написал такую книгу о будущем, и она вышла под названием «Астровитянка». В книге рассказывается о мире XXIII века, в котором люди летают на удобных и быстрых космических кораблях, беседуют по душам с умными компьютерами, создают города на Марсе и обсерватории на Обероне.

Дети XXIII века, которые хотят стать учеными, инженерами или писателями, мечтают попасть в знаменитую школу-интернат имени Эйнштейна на Луне. Они готовятся к экзамену в эту школу с самого раннего детства — нередко родители даже читают им на ночь не обычные волшебные, а совершенно необычные научные сказки.

Одна из героинь книги, принцесса Дзинтара, рассказывала своим детям истории из толстой книги «Сто научных сказок» — и читатели «Астрови-тянки» смогли прочитать одну из них.

Когда «Астровитянка» была напечатана, то посыпались вопросы читателей — а где можно купить книжку «Сто научных сказок»?

Ответ был простой — нигде, потому что такой книги еще не существует. Но такие простые ответы не приносят счастья.

Автор призадумался и пообещал читателям написать такую книгу, тем самым реализовать хотя бы малую часть описанного. Почему бы и не осуществить будущего, в котором хочется очутиться?

Первый сборник научных сказок «Звездный витамин» вышел в 2012 году, второй — «Небесные механики» — в 2013. Обе книги были приняты читателем очень хорошо — и вот перед вами уже третий сборник научных сказок, повествующий о создателях времен, о людях, которые создали наше будущее, несмотря на то, что часто жили они в далеком прошлом.

Эти три книги в сумме содержат 50 научных сказок — и автор полон решимости выполнить свое обещание и довести это количество до 100.

Сказка о камнях, летающих по небу

Гроздья янтарных ягод заставляли лозу сгибаться до земли. Крестьяне, работающие на полях вблизи французского городка Люсэ, спешили с уборкой урожая: сверкали в загорелых руках острые ножи, и корзины быстро наполнялись тугими виноградными кистями. Двое подростков относили поскрипывающие от веса плетенки на край поля. Сентябрьское солнце клонилось к западу, но времени до заката оставалось достаточно. Неожиданно в чистом голубом небе что-то ярко вспыхнуло и возникло странное облако. Многие крестьяне оставили работу и выпрямились, разглядывая зловещий дым. Неспешно переговариваясь, они смотрели на облачко, загораживаясь от солнца козырьками из мозолистых ладоней. Вдруг грянул неожиданный гром, заставивший многих испуганно вскрикнуть. Те, кто внимательно следил за облаком, успели увидеть темный предмет, промелькнувший на фоне синего неба и врезавшийся совсем недалеко от виноградника.

Подростки первыми бросились к месту падения небесного камня. Поколебавшись, за ними отправились и остальные.

В неглубокой яме лежал черный, словно обугленный, камень. Крестьяне осторожно подошли к пришельцу, окружили его кольцом. Нервы у всех были напряжены, многие крестились и шептали молитвы. Самый непоседливый паренек Жак протянул руку, коснулся камня — и вскрикнул! Этого уже крестьяне не выдержали — и дружно шарахнулись от страшного камня, прилетевшего с неба.

Только Жак остался на месте, воскликнув:

— Ничего страшного, он просто оказался холодным! Я думал — будет горячий, а он как лед!

Действительно, небесный камень был промороженным, словно прилетевшим из зимы.

Все крестьяне побросали работу и дружно отправились к мэру города Люсэ. Гордый Жак тащил небесный камень — никто больше не хотел иметь с ним дело.

Мэр выслушал взволнованных очевидцев падения камня — и сразу поверил им. Эти трудолюбивые люди не будут выдумывать нелепицы, чтобы морочить ему голову. Да вот и сам камень — всё еще странно прохладный, словно небеса сделаны изо льда. Мэр поблагодарил крестьян, забрал находку и отправил ее во Французскую академию наук вместе с сопроводительным письмом, рассказывающим о падении небесного камня ранним вечером 13 сентября 1768 года.

Никто не знал, откуда берутся такие камни. В те времена многие обыватели считали, что это «громовые камни», которые рождаются в небе громом. А большинство ученых считало истории о камнях с неба народными суевериями.
Французская академия наук назначила специальную комиссию по изучению громового камня, якобы упавшего возле города Люсэ. Туда входил знаменитый химик Лавуазье, открыватель кислорода в атмосфере Земли. Комиссия исследовала камень и признала его результатом удара молнии в песок. «Камни с неба падать не могут!» — твердо заявила комиссия. И Французская академия держалась этой позиции очень долго, высмеивая всех легковерных и суеверных обывателей.

В середине того же века, в 1749 году, в далекой тайге под Красноярском сибирский казак Яков Медведев наткнулся на странную глыбу — она была явно металлической, но включала множество желтых полупрозрачных камней. Металл был покрыт мхом, но ржавчиной не тронут. Казак Медведев был кузнецом и решил пристроить глыбу к делу. С большим трудом он перевез семисоткилограммовую глыбу в Красноярск. Но странный металл не поддавался молоту — ничего выковать из него кузнец не смог. Больше двадцати лет пролежала глыба, пока в 1772 году в Красноярск не приехал петербургский академик Паллас, который путешествовал по Сибири по заданию Академии наук. Найденная Медведевым железная глыба заинтересовала ученого и вскоре была доставлена в Петербург, где из нее напилили немало кусков, — и они отправились по многим странам Европы. Образцы «Палласова железа» попали и в Парижскую академию наук, а также к немецкому ученому Эрнсту Хладни, бывшему иностранным членом-корреспондентом Петербургской академии наук.

Французские академики, узнав, что этот тяжеленный камень упал, по мнению сибирских казаков и охотников, с неба, только посмеялись диким суевериям жителей далекой Сибири. Академики не поверили и очередному сообщению о небесных камнях, которое пришло от мэра гасконского города Жюльяка. Хотя письмо было подписано тремя сотнями очевидцев падения метеорита, французские академики обозвали мэра города Жюльяка суеверным глупцом.

Но Эрнст Хладни не побоялся пойти против мнения французких академиков и издал в 1794 году книгу о «Палласовом железе». В своей книге Хладни доказывал, что такие «глыбы самородного железа», а также падающие с неба камни прилетели из космоса и являются, видимо, осколками крупных космических тел. Труд Хладни ознаменовал начало новой науки — метеоритики, которая изучает камни, падающие с неба.

Чтобы поддержать смелого Хладни, в том же году камни с неба просто посыпались. И ученые разных стран стали признавать правоту теории о небесных камнях.

Только французские академики держались стойко и не хотели отменять свое постановление о невозможности падения небесных камней. Лишь когда в 1803 году во Франции выпал настоящий метеоритный дождь, только тогда академики сдались, скрипя зубами.

Сейчас метеоритика — активно развивающаяся наука, которая исследует химический и физический состав прилетающих с неба камней.

Метеориты бывают каменными, железными и железокаменными. Следы оплавления видны на поверхности железных метеоритов в виде характерных вмятин — регмалиптов — или, на каменных метеоритах, в виде бороздок, отмечающих движение капель расплавленного камня, которые сдувались набегающим потоком воздуха. Но хотя поверхность небесного камня плавится при падении, внутри он хранит холод межпланетного пространства. Считанные секунды стремительного полета в атмосфере недостаточны для прогревания массивного камня, и нередко вокруг упавших крупных метеоритов образуется иней. Небольшим метеоритам легче нагреться и они, наоборот, могут быть на ощупь теплыми и даже растопить снег, в который они упали.

Каменные метеориты падают гораздо чаще железных, но найти их на земле труднее. Каменные метеориты состоят, в основном, из таких минералов, как оливины и пироксены. Среди каменных метеоритов выделяют хондриты — метеориты, включающие округлые зерна древнего космического вещества — хондры. Это явный признак космического происхождения камня.

Железокаменные метеориты представляют собой железную губку, в порах которой находятся камни (как у палласитов), или наоборот — каменистую губку с металлическими прожилками. На Земле такие породы не встречаются.

Железные метеориты состоят из никелистого железа или твердого раствора никеля в железе. Когда немецкий ученый Видманштеттен распилил железный метеорит и протравил поверхность распила кислотой, то обнаружил таинственные узоры, которые сейчас называют «видман-штеттеновыми фигурами». Ученые немало поломали голову над их образованием, пока наконец не доказали, что эти узоры образованы сложным взаимным проникновением железа и никеля, возможным только в условиях космоса.

К очень редким метеоритам относятся лунные и марсианские метеориты.

— Лунные и даже марсианские? Как же они попали на Землю? — удивился Андрей.

— И Луна, и Марс обстреливаются астероидами, которые при ударе образуют кратеры и тучу разлетающихся обломков. Благодаря разреженной атмосфере Марса и практически ее полному отсутствию на Луне, некоторые обломки выходят в космос и блуждают между планетами, пока не упадут на какое-нибудь другое космическое тело. Изредка такие космические скитальцы попадают и на Землю.

— Но как можно определить, что этот метеорит — с Марса? — заинтересованно спросила Галатея.

— Ученые определяют происхождение метеорита по его химическому составу. Космохимики — это настоящие кудесники, с помощью химических анализов и современных приборов они могут рассказать о метеоритах множество интереснейших историй.

Одна научная группа даже нашла признаки окаменелых бактерии в одном из марсианских метеоритов, подобранных в Антарктиде. Правда, другие ученые отнеслись скептично к этим «марсианским бактериям».

— В Антарктиде? — подняла брови Галатея. — Там же все метеориты сразу засыпает снегом!

Дзинтара пояснила:

— Антарктида оказалась удобным местом для поиска метеоритов. Они падают на ледник и, действительно, быстро покрываются снегом. Но ледник с застрявшими метеоритами течет к океану, как очень медленная река. И на более теплом побережье, где лед тает, постепенно скапливается большое количество метеоритов, вынесенных ледяной рекой из центра континента.

Постепенно учеными была осознана и опасность таких небесных пришельцев.

В 1908 году, в районе сибирской реки Подкаменная Тунгуска, взорвался каменный астероид размером в 60 м. Он повалил лес на площади в тысячу километров. Многочисленных жертв удалось избежать только благодаря малонаселенности этой глухой сибирской тайги.

В Аризоне существует кратер с диаметром более километра. Он возник 50 тысяч лет назад из-за удара железоникелевого астероида 50 м в диаметре.

66 миллионов лет назад астероид 10 км в диаметре — «убийца динозавров», как его часто называют- оставил в Центральной Америке кратер Чиксилуб размером в 180 км. Удар суперметеорита вызвал суперцунами и мощную сейсмическую волну, породившую всплеск землетрясений и вулканических извержений. Из-за запыления атмосферы климат планеты поменялся, и динозавры вымерли.

Но даже небольшие астероиды опасны. 15 февраля 2013 года над Челябинском взорвался каменный астероид размером в 20 м и весом более 10 тыс. тонн. В миллионном городе были разбиты стекла в тысячах домах, а крыши некоторых зданий были серьезно повреждены. Полторы тысячи жителей обратились за медицинской помощью — лечить порезы от стекол и ушибы.

— А почему взорвался астероид? Разве камни могут взрываться? — спросила удивленно Галатея.

— Камень прекрасно взрывается, если летит со скоростью почти в 20 км/с. Кинетическая энергия килограмма такого небесного камня оказывается в 40 раз больше, чем энергия килограмма мощной взрывчатки. Если такой камень сталкивается с атмосферой, то разрушается- и его кинетическая энергия выделяется в виде светового излучения и ударной воздушной волны.

Мощность взрыва Челябинского болида достигала 500 тыс. тонн обычной взрывчатки или 30 хиросимских атомных бомб. Челябинский болид показал, что тело даже в десятки метров может оказаться смертоносным для целого города. Жителей уральского города спасла только пологая траектория болида, который вошел в атмосферу под углом меньше 20°, из-за чего его путь в атмосфере удлинился и он сгорел на высоте 30 км. Если бы траектория была круче, то болид взорвался бы ниже, — и город получил бы серьезные разрушения.

Мы живем на космическом корабле — планете Земля. Эта планета огромна для нас, но по масштабам космоса — это утлое суденышко. Она хорошо защищена от метеоритов и опасных излучений атмосферой и магнитным полем, но любая естественная защита имеет свои пределы — и если люди не хотят испытать на себе судьбу динозавров, они должны научиться защищаться от падающих из космоса тел, а также поставить перед собой задачу постепенного расселения по другим телам Солнечной системы. Если на Луне и Марсе возникнут города, то человечество станет космическим — и перестанет бояться угроз со стороны случайных пришельцев.

— На Луне людям понравиться жить! — авторитетно заявила Галатея. — На Луне человек может летать на крыльях, как птица! 

Примечания для любопытных

Антуан Лавуазье (1743-1794) — знаменитый французский ученый, один из основателей современной химии. Казнен революционерами.

Эрнст Хладни (1756-1827) — видный немецкий физик. Заложил основы метеоритики.

Петр Симон Паллас (1741-1811) — знаменитый естествоиспытатель. Родился в Германии, переехал в Россию в 26 лет, где и прожил 43 года — практически всю жизнь, совершая путешествия по Сибири и издав много книг.

Палласово железо — железокаменный метеорит, который Паллас увидел в Сибири и привез в Петербург. Этот классжелезокаменных метеоритов называется сейчас «палласитами».

Алоиз Видманштеттен (1753-1849) — известный австрийский исследователь метеоритов.

Оливины — полупрозрачные минералы (силикаты) зеленоватого цвета. Встречаются в метеоритах и в вулканических породах на Земле.

Пироксены — силикаты темного цвета.