природа

Ежемесячный
популярный
естественнонаучный
журнал
Академии наук СССР

6

РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ

Главный редактор
академик
Н Г БАСОВ

Доктор физико-математических наук

Е. В АРТЮШКОВ

Доктор биологических наук
А Г БАННИКОВ

Акаде ми к
Д. К БЕЛЯЕВ

Академик
А И БЕРГ

Заместитель главного редактора
кандидат технических наук
А. С. ФЕДОРОВ

Член-корреспондент АН СССР

В. Е. ХАИН

Член-корреспондент АН СССР
Р. Б ХЕСИН

Ака деми к

Н. В. ЦИЦИН

Доктор географических наук
Л. А. ЧУБУКОВ

Академик

Ю. В БРОМЛЕЙ

Доктор биологических наук

А.	Л. БЫЗОВ

Заместитель главного редактора
член-корреспондент АН СССР
В М. ГАЛИЦКИЙ

Заместитель главного редактора

В А ГОНЧАРОВ

Член-корреспондент АН СССР

Б. Н ДЕЛОНЕ

Доктор физико-математических наук

С. П. КАПИЦА

Академик

Б М. КЕДРОВ

Доктор физико-математических наук

И. Ю. КОБЗАРЕВ

Член-корреспондент АН СССР

Н. К КОЧЕТКОВ

Член-корреспондент АН СССР

В Л КРЕТОВИЧ

Ака деми к

К. К МАРКОВ

Доктор философских наук

Н. Ф ОВЧИННИКОВ

Заместитель главного редактора

В.	М ПОЛЫНИН

Заместитель главного редактора
член-корреспондент АН СССР
Ю. М. ПУЩАРОВСКИЙ

Заместитель главного редактора
доктор биологических наук

А К СКВОРЦОВ

Доктор геоло го-ми нералогически х наук
М. А ФАВОРСКАЯ

Академи к

В. А. ЭНГЕЛЬГАРДТ

Доктор биологических наук

А. В. ЯБЛОКОВ

На первой странице обложки. Яйцено-
гая ферула (Ferula oopoda) —харак-
терное растение предгорий. У нее силь-
но разрастаются влагалища листьев,
образующие глубокие чаши, что при-
дает ей своеобразный облик. См. статью
Г И. Проскуряковой, Н Б, Беляниной
«Кара-Су—одно из ущелий в западном
Копетдаге»

Фото В. М. Потапова.

На четвертой странице обложки. Опти-
мальное расположение и размеры от-
верстий в дисках соленоидов с водя-
ным охлаждением рассчитываются с
помощью ЭВМ. См. статью Ю. А. Баш-
кирова «10 лет Международной лабо-
ратории во Вроцлаве».

Редакция рукописей не возвращает.

©Издательство «Наука»,
«Природа», 1978 г.
	Май 1978 года

В НОМЕРЕ	Г. И. Будкер  Электронное охлаждение	3  С. Н. Румянцев  Молекулярная конституция антимикробного иммунитета	15  И. С. Шкловский  Физика плазмы и астрономия	26  Ю. Л. Башкиров  10 лет Международной научной лаборатории во Вроцлаве	34  Л. Д. Добровольский  Океанолог Николай Николаевич Зубов	46  С. И. Кан  Зубовские пятницы	50  Б. П. Захарченя, В. Г. Флейшер  Оптическая ориентация и охлаждение системы спинов в полупроводниках	56  Проблемы охраны природы западного Копетдага  О. Ф. Мизгирева, К. П. Попов  Пока еще не поздно...	68  Г. М. Проскурякова, Н. Б. Белянина  Кара-Су — одно из ущелий в западном Копетдаге	75  И. В. Гармонов  Ресурсы подземных вод в районе водохранилища	82  Ф. П. Кренделев  Нерпичьи лунки и тектоника	85  Л. Е. Шлезингер  Черноморская впадина—глубочайший молодой провал на поверхности Земли	88  В. С. Урусов  Мельчайшие частицы железа в лунном реголите	95  Н. И. Лыскин  Альбинизм у морских КОТИКОВ	100
Д. Л. Криволуцкий

Экологические предпосылки выхода позвоночных
на сушу	ЮО

Д. Л. Крайнов, Н. Л. Хотимский

Природа и неолитический человек Русской равнины
в свете новых археологических открытий	102

В. В. Худолей

Филогенез и онкогенез	114

НОВОСТИ НАУКИ Новые названия кратеров Меркурия (33) — Золотые 121
медали им. М. В. Ломоносова (121) — Новые шаги в развитии космонавти-
ки: «Салют-6» — «Союз-26» — «Союз-27» — «Прогресс» (122) — Спутники
для изучения солнечно-земных связей (125) — УФ-излучение квазара ЗС 273
(127) — Малая планета за орбитой Сатурна (128) — Планета у звезды-карлика
Цинциннати 2354 (128) — Водяной пар в марсианской атмосфере (128) — Тол-
щина коры Марса (129) — Марсианские ледники (129)—Из чего состоит
поверхность Ио? (130) — Неотектоника Луны (131) — Тепловая история Земли
и светимость Солнца (132) — Солнечная активность и атмосферное электри-
чество (133) — Проект гибридного реактора на основе лазерного термоядер-
ного синтеза (134) — Дистанционный экспресс-анализ морской воды (135) —
Магнитная сепарация немагнитных материалов (136) — Энергия и время
(136) — Новые данные о строении рибосом (137) — Генетическая структура
и видообразование у партеногенетических ящериц (137) — Кофе укорачивает
продолжительность жизни мышей (137) — Уникальная адаптация амфибий к
засухе (138) — Изучается Калифорнийское течение (138) — 54-й рейс «Гло-
мара Челленджера» (138) — Шунак — метеоритный кратер (140) — Вздыма-
ние земной коры в Северной Америке (140) — Африканская плита не дви-
жется (141) — Необычное извержение Ньирагонго (141) — Связь вулканизма
с сейсмической активностью (141) — Алмазы в эклогитах (142) — Происхож-
дение обломочной структуры бокситов (142) — Геологический атлас мира
(142) — Остатки дна океана в Средней Азии (144) — Судьба африканского
слона (144) — Зебры в опасности (145) — Возвращение к жизни морских
птиц (145) — Кетросы — поселение неандертальских охотников на Днестре
(145) — Итоги XV Международного конгресса по истории науки (147).

РЕЦЕНЗИИ	Ю. А. Шрейдер

Математика: искусство надежды	148

П. М. Полян

Возможен ли единый подход к изучению города 150

А. Ф. Зотов

Путь формирования теоретических знаний	152

НОВЫЕ КНИГИ А. И. Опарин. Материя — жизнь — интеллект (154)—	154

Н. А. Криницкий. Алгоритмы вокруг нас (154)—Ю. Тельдеши. «Детективы»
атомного века (155) — М. Иди. Недостающее звено (155) — Т. И. Алексеева.
Географическая среда и биология человека (155) — Новые идеи в географии
(155) — М. Митчелл. Эль-кано. Первый кругосветный мореплаватель (156) —
А. И. Львович. Защита вод от загрязнения (156)—Я. Ф. Антошко, А. И. Со-
ловьев. У истоков Яксарта (К 150-летию со дня рождения П. П. Семенова-
Тян-Шанского) (156) —В. М. Пасецкий. Михаил Францевич Рейнеке (156).

В КОНЦЕ НОМЕРА

Н. А. Мальцева

Гусь в Древней Индии
Электронное охлаждение

Г. И. Будкер

1 мая 1978 г. исполнилось 60 лет со
дня рождения выдающегося советского фи-
зика, лауреата Ленинской и Государственной
премий, академика Герша Ицковича Будкера
(1918—1977). Автор фундаментальных работ
по теории атомных реакторов, физике частиц
высоких энергий, ускорителям заряженных
частиц, физике плазмы и управляемого тер-
моядерного синтеза, он является ярким пред-
ставителем научной школы И. В. Курчатова.

Г. И. Будкер начинал свой путь в физи-
ке сразу после войны в Институте атомной
энергии. Здесь он вскоре выдвинулся в число
ведущих сотрудников, возглавил Лабораторию
новых методов ускорения, а с 1958 г. —
сформированный на ее основе Институт ядер-
ной физики СО АН СССР (ИЯФ), директором
которого оставался до конца своей жизни.

Г. И. Будкеру принадлежит большое число
оригинальных физических идей, среди кото-
рых — релятивистский стабилизированный пу-
чок, термоядерная ловушка «пробкотрон».
Он является пионером метода встречных пуч-
ков — одного из наиболее плодотворных на-
правлений в физике высоких энергий. Одной
из последних блестящих идей Г. И. Будкера
стал метод электронного охлаждения, пред-
ложенный им еще в 60-х годах и получивший
свое экспериментальное подтверждение и
дальнейшее развитие в цикле работ, выпол-
ненных в ИЯФе в 1967—1977 гг.

Г. И. Будкер опубликовал в «Природе»
статью «Управляемый термоядерный синтез
в установках с плотной плазмой» (1974, № 5).
Публикуемая статья была написана автором не-
задолго до кончины.

Одна из центральных проблем совре-
менного естествознания — природа эле-
ментарных частиц. Исследования в этой
области физики с каждым годом приносят
новые, подчас ошеломляющие данные,
позволяющие развивать наши представ-
ления о структуре «глубин материи». Эти
исследования требуют постановки экспе-
риментов, в которых изучается взаимодей-
ствие элементарных частиц, ускоренных
(разогнанных) до скорости, близкой к ско-
рости света, и обладающих колоссаль-
ной энергией. Существенное продвиже-
ние в область сверхвысоких энергий взаи-
модействия частиц связано с применением
встречных пучков, когда физики от тра-
диционной схемы «ускоренная частица —
неподвижная мишень» перешли к изуче-
нию взаимодействия двух ускоренных
частиц, летящих навстречу друг другу
с равными скоростями. В этом случае
энергия, переданная во взаимодействие
(именно эта энергия может быть израсхо-
дована на рождение новых частиц), равна
сумме энергий обеих частиц 2Е. Если же
ускоренная частица взаимодействует с

такой же частицей неподвижной мишени,
то энергия взаимодействия есть

Ег = 1/2ЕМС2

(Мс2—энергия покоя частицы;, а ос-
тальная ее часть «непроизводительно» рас-
ходуется на движение общего центра масс
частиц. Поэтому, скажем, для экспери-
ментов, проведенных 10 лет назад на
первом и самом маленьком ускорителе
на встречных пучках электронов ВЭП-1 с
энергией 2X150 МэВ, потребовался бы
электронный ускоритель на энергию
90 ГэВ. Таких электронных ускорителей
нет и сегодня.

Эксперименты на встречных элек-
трон-электронных пучках, начатые в
1965 г. в Новосибирске (ИЯФ) и Стэнфор-
де, показали перспективность и реальную
применимость этого направления в физике
высоких энергий. В 1967 г. были прове-
дены первые эксперименты на встречных
пучках частиц и античастиц электронов
и позитронов (Новосибирск).

Установки на встречных пучках
быстро прогрессировали. Сейчас в мире
работают 6 установок на встречных элек-
трон-позитронных пучках (СССР — Ново-
сибирск, США, ФРГ, Франция, Италия),
которые в совокупности перекрывают
диапазон энергий сталкивающихся частиц
от 2X0,2 до 2X4 ГэВ. В Швейцарии, в Меж-
дународном центре ядерных исследова-
ний (ЦЕРН), с 1971 г. проводятся экспе-
рименты на встречных протон-протонных
пучках на энергию 2X30 ГэВ. Сейчас зна-
чительная часть всей фундаментальной
информации в физике высоких энергий
получается в экспериментах на встречных
пучках.

Эта статья посвящена описанию мето-
да, который, как мы надеемся, позволит
открыть новую страницу исследований в
физике элементарных частиц.

Большинство экспериментов с части-
цами высоких энергий требуют узких мо-
нохроматических пучков, т. е. пучков с
малым фазовым объемом1. Особенно
остро эта потребность ощущается в рабо-
тах со встречными пучками, где роль
обычно применяемой твердой мишени
предоставлена пучку ускоренных частиц.

Однако чем меньше фазовый объем,
тем меньшее число частиц можно в него
инжектировать. Особенно большие труд-
ности возникают, когда приходится иметь
дело со вторичными частицами (позитро-
ны, антипротоны), рождающимися в ядер-
ных реакциях, как правило, с малым коэф-
фициентом выхода и в большом фазовом
объеме. Отсюда стремление создать
ускорительные системы, в которых можно
было бы погасить поперечные и продоль-
ные колебания частиц. К сожалению, об-
щий физический закон —- так называемая
теорема Лиувилля, не позволяет это осу-
ществить с помощью любых заданных
внешних сил. Конкретно для ускорителей
это означает, что нельзя сжать фазовый
объем частиц путем фокусировки и уско-

1 В физике для описания движения час--
тиц часто используется понятие шести-
мерного фазового пространства, где ко-
ординатами частицы служат три простран-
ственные координаты (х, у, z) и три
компонента импульса частицы (рх, Ру, Pz)
В этом пространстве сгусток частиц за-
нимает некоторый шестимерный фазовый
объем V, равный по величине произве-
дению трех его пространственных раз-
меров и трех интервалов, в которых
лежат разбросы компонентов импульса
частиц V =-Дх . Ду • Az • Дрх . Apv • Apz .

Соответственно фазовый объем сгустка
растет при увеличении объема, занимае-
мого частицами, и повышении его темпе-
ратуры.

рения в любых внешних (т. е. не завися-
щих от движения отдельных частиц) элек-
тромагнитных полях, постоянных или пе-
ременных. Не является исключением и
так называемое адиабатическое затухание
колебаний частиц, имеющее место при
их ускорении: это всего лишь не вполне
корректно названный процесс уменьше-
ния поперечных и продольных размеров
пучка при сохранении его (полного!)
фазового объема.

Для осуществления истинного зату-
хания колебаний частиц нужны диссипа-
тивные силы, т. е. трение.

Впервые диссипативные силы были
использованы для накопления и сжатия
интенсивных пучков в установках со встреч-
ными электрон-электронными и электрон-
позитронными пучками. В этом случае
имеют дело с легкими частицами, для
которых «сила трения» связана с радиа-
ционными потерями энергии, обуслов-
ленными синхротронным излучением.
Излучая, частица теряет энергию, что
выглядит как действие силы трения, на-
правленной против полной скорости части-
цы и уменьшающей ее полный импульс.
Ускоряющая система накопителя (уско-
рителя) восстанавливает только продоль-
ный импульс частицы, поэтому попереч-
ная скорость непрерывно уменьшается,
что приводит к затуханию поперечных
колебаний частиц и, соответственно, сжа-
тию пучка. Затухание продольных коле-
баний (отклонений энергии от равновесной)
связано с тем, что радиационное трение
увеличивается с ростом энергии частицы,
так что частицы, энергия которых превы-
шает равновесную, теряют больше энер-
гии.

В действительности, такое рассмотрение
не вполне правильно, поскольку частицы
при колебаниях попадают в разные поля,
синхротронное же излучение зависит от
локального значения поля, а не от сред-
него. Существует, однако, определенная
связь между декрементами затухания
колебаний по всем трем степеням свобо-
ды. Такая связь состоит в том, что декре-
мент затухания полного шестимерного
фазового объема, равный сумме декре-
ментов по отдельным степеням свободы,
определяется только потерями энергии
на равновесной траектории и не зависит
от структуры магнитного поля. При этом
по отдельным степеням свободы могут
наблюдаться — в зависимости от конкрет-
ного выбора структуры — как затухание,
так и раскачка колебаний. Например,
обычная жесткая фокусировка дает рас-
качку радиальных бетатронных колебаний
Герш Ицкович БУДКЕР

1.V.1918—4.VII.1977

Фото В. Н. Баева

при усиленном затухании продольных, и
нужны специальные ухищрения, чтобы
такая система функционировала.

Не будет преувеличением сказать,
что успех метода встречных пучков для
легких частиц связан с наличием этого
диссипативного процесса. Диссипация
позволила не только сжимать пучки, но,
что самое главное, накапливать в одном
и том же фазовом объеме тысячи порций
инжектируемых частиц, что уж полностью
запрещено теоремой Лиувилля. Это было
особенно важно при накоплении позитро-

нов, так как число последних инжекти-
руемых в одной порции, невелико из-за
того, что эти частицы, как было сказано,
рождаются в большом фазовом объеме.
Благодаря радиационному трению в на-
стоящее время удается накапливать по-
зитронные токи во много раз более плот-
ные, чем электронные пучки в синхротро-
нах, которые получали до начала работ
по встречным пучкам.

Установки со встречными пучками
легких частиц в последнее десятилетие
быстро прогрессировали. Однако с ростом
энергии частиц начинают существенно
сказываться два вредных эффекта. Во-
первых, так называемые квантовые флук-
туации, связанные с квантованностью син-
хротронного излучения; они приводят
к раскачке колебаний, так что устанавли-
вается некоторый равновесный размер
пучка, увеличивающийся с ростом энергии
частиц. Но главную трудность представ-
ляет второй эффект — сильный рост по-
терь энергии на синхротронное излучение.
В строящихся сегодня в Новосибирске,
Гамбурге и Стэнфорде электрон-позитрон-
ных накопителях на энергию 2Х(4—15)
ГэВ полная мощность синхротронного из-
лучения составит несколько тысяч кило-
ватт. В самых дорогостоящих, обсуждае-
мых в настоящее время проектах «клас-
сических» электрон-позитронных встреч-
ных пучков на энергию по 100 ГэВ в
каждом пучке рассматривается мощность
высокочастотной системы около 100 МэВ
при длине ускорителя 20 км. Это пример-
но половина мощности Новосибирской
ГЭС! Таким образом, использование стан-
дартных накопителей со встречными пуч-
ками легких частиц достигает своего тех-
нического и экономического предела.
Для получения более высоких энергий
во встречных электрон-позитронных
пучках надо искать новые приемы.

Тем больший интерес представляет
проблема создания встречных протон-
антипротонных пучков. У протонов и ан-
типротонов практически отсутствуют ради-
ационные потери, и поэтому у них нет
указанного предела по достижимой энер-
гии. Так, например, в накопителе той же
длины 20 км сегодня практически дости-
жима энергия 1000 ГэВ в каждом пучке.
Однако отсутствие радиационного зату-
хания у тяжелых частиц лишает метод
встречных пучков основного «оружия»:
исчезает возможность многократного на-
копления и последующего сжатия пучков,
что кардинально важно при накоплении
антипротонов. Высокая плотность пучка
важна также для увеличения числа стол-
кновений во встречных пучках.

В поисках метода, позволяющего
гасить колебания тяжелых частиц, в ИЯФе
в начале 60-х годов был предложен ме-
тод, получивший впоследствии название
«электронное охлаждение». На основе
этого метода был разработан проект
Встречных Антипротон-Протонных Пучков
(ВАПП) на энергию 22 ГэВ в каждом
пучке. В 1966 г. уже после начала строи-
тельства ВАППа, основные принципы ме-
тода электронного охлаждения и Ново-

сибирский проект были доложены на Па-
рижской международной конференции
по встречным пучкам.

Для протонов (антипротонов) един-
ственным известным ранее механизмом
взаимодействия, который макроскопиче-
ски может выглядеть как трение, являют-
ся ионизационные потери в среде. Однако
ему всегда сопутствует многократное
рассеяние частиц на ядрах и электронах,
а также потери частиц за счет ядерного
взаимодействия.

В методе электронного охлаждения
эффективное трение создается взаимо-
действием с облаком свободных электро-
нов, а определенный прием, увеличиваю-
щий сечение более чем на 12 порядков,
делает это взаимодействие эффективным
даже для протонов высоких энергий.

Идея метода состоит в том, что
вдоль протонного (антипротонного) пучка
пропускается пучок электронов с той же
самой средней скоростью. Эффектив-
ность рассеяния электронов на протонах
растет обратно пропорционально четвер-
той степени относительной скорости час-
тиц, поэтому при равенстве средних ско-
ростей выражение для сечения содержит
не полную скорость, а разброс скоростей.
Тогда, если относительный разброс ско-
ростей частиц в электронном пучке не
превышает уровня 10 "3, а средние ско-
рости протонов и электронов совпадают
по крайней мере с такой же точностью,
выигрыш указанных 12 порядков будет
обеспечен. Этого и удалось достичь в
экспериментах, описанных ниже.

Наиболее наглядно картина пред-
ставляется в так называемой сопутствую-
щей системе координат, т. е. в системе,
которая движется со скоростью, равной

Накопитель протонов НАП-М, на котором про-
водились эксперименты по исследованию элект-
ронного охлаждения. Показаны промежуток с
аппаратурой для измерения параметров протон-
ного пучка, один из четырех поворотных магни-
тов накопителя и промежуток, в котором рас-
положена установка с охлаждающим электронным
пучком. Периметр накопителя 47 м, длина про-
межутков 7,1 м.

Фото В. В. Петрова.

Установка с охлаждающим электронным пучком.
Фото В. В. Петрова.


Схема накопителя протонов НАП-М.

Схема установки с электронным пучком. 1 —
электронная пушка (катод), 2 — аноды пушки,
3 — обмотка соленоида, 4 — участки тороидаль-
ного магнитного поля, 5 — участок охлаждения,
6 — вакуумная камера, 7 — коллектор, 8 — ваку-
умные насосы, 9 — магниты коррекции траектории
протонов.

В одном из прямолинейных промежутков нако-
пителя расположена установка с электронным
пучком. Она имеет три прямолинейных участка,
в двух из которых расположены пушка (1) и
коллектор (7), а третий является участком охлаж-
дения (5), на котором протоны движутся вместе
с электронным потоком. Для формирования и
транспортировки электронного пучка использу-
ется однородное продольное магнитное поле
напряженностью 1 кГс, в котором электроны дви-
жутся от катода пушки до коллектора.

Прямолинейные части связаны между собой двумя
участками с тороидальным магнитным полем (4),
которые служат для ввода электронов на участок
охлаждения и вывода из него.

В лабораторной системе процесс умень-
шения разброса скоростей выглядит как
затухание колебаний частиц в пучке до
некоторого установившегося (равновесно-
го) состояния. В таком положении разброс
скоростей протонов и поперечный размер
протонного пучка тем меньше, чем мень-
ше разброс скоростей в электронном
пучке. Это вторая причина, по которой
разброс скоростей электронов должен
быть минимально возможным. Как пока-
зали теоретические исследования и по-
следующие эксперименты, условия, соот-
ветствующие такому идеализированному
представлению, удается осуществить
практически.

Эффективность метода электрон-
ного охлаждения определяется временем
выравнивания температур («время охлаж-
дения») т:

0,02Рт2 mMc f Ге ТрГЛ
т) e3j m М I

общей средней скорости частиц. В этой
системе пучки эквивалентны двум покоя-
щимся газам—каждый со своей темпе-
ратурой, значение которой определяется
массой частиц и разбросом скоростей
в пучке. В этой двухкомпонентной плазме
идет процесс выравнивания температур,
протонный (антипротонный) газ охлажда-
ется на электронном, пока их температуры
(Тр и Те соответственно) не сравняются.
Поэтому метод и был назван «электрон-
ным охлаждением». Равенство температур
двух газов означает, что в среднем равны
кинетические энергии частиц этих газов:

Mv?	mv2

1р—	2	~ е~ 2	’

где М и Vp — масса и средняя скорость
протона;т и ve~масса и средняя скорость
электрона. Разброс скоростей частиц
данного газа порядкаду ~ Поэтому
электронное охлаждение, уменьшая тем-
пературу протонного газа до температуры
электронного, снижает разброс скоростей
протонов до величины

Avp ~ / -ТГ дуе= 0,02-Ave .
г м

Здесь р — средняя скорость частиц в еди-
ницах скорости света, (1 -	1/2,

Н— доля орбиты протонов, занятая элек-
тронным пучком, е — заряд протона и
электрона, j — плотность тока электронов,
ТеЛр— эффективная температура элек-
тронного и протонного газа в сопутствую-
щей системе. Для протонов с импульсом
1 ГэВс (кинетическая энергия 430 МэВ)
при плотности электронного тока 5 А/см2,

Т) =0.3, Те = 0,2эВ	2000К

(эффективная температура электронов
порядка температуры катода) время ох-
лаждения составляет 1 с. Это на много
порядков меньше, чем время расширения
пучка, связанное с многократным рассея-
нием на остаточном газе, и поэтому про-
цесс, при котором гасятся колебания,
идет эффективно. Многократное рассея-
ние подавляется, и пучок сжимается до
установившегося размера, который в
практически интересных случаях может
составлять долю миллиметра. Это озна-
чает, что плотность частиц в фазовом
пространстве может быть увеличена на
7 — 8 порядков.

В результате взаимодействия с ох-
лаждающим потоком продольная ско-
рость каждого протона (антипротона, иона)
стремится к средней скорости электрон-
ного пучка. Это приводит к монохромати-
зации пучка тяжелых частиц (до уровня
Ap/Ps 10~5), а их средняя скорость при-
нимает значение средней скорости элек-
Профиль протонного пучка, измеренный с по-
мощью тонкой кварцевой нити. Нить диаметром
5 мкм пересекает протонный пучок со скоростью
5 мс; протоны, рассеянные нитью, регистриру-
ются сцинтилляционным счетчиком. Верхняя кри-
вая — профиль пучка сразу по окончании уско-
рения; средняя кривая — через 200 с после уско-
рения: пучок расширяется из-за рассеяния про-
тонов на остаточном газе; нижняя кривая —
включено электронное охлаждение, за 0,1 с пу-
чок сжимается до размера 0,5 мм и остается в
сжатом состоянии в течение нескольких часов
(при включенном охлаждении]. Шкала на рисун-
ке — 1 мм на большое деление.

тронов. Последнее обстоятельство удает-
ся использовать для плавной регулировки
энергии и ускорения несгруппированных
пучков тяжелых частиц.

Одновременно с охлаждением про-
тонов в двухкомпонентной плазме идет
процесс рекомбинации. В лабораторной
системе это выглядит как образование
узконаправленного монохроматического
пучка нейтральных атомов высокой энер-
гии. Такое явление приобретает специаль-
ный интерес в случае антипротонов. Если
вдоль антипротонного пучка пропустить
пучок позитронов той же средней ско-
рости, то за счет рекомбинации из обра-
зованной антиплазмы будет вылетать
струя атомов антиводорода. Расчет пока-
зывает, что процесс может идти достаточ-
но эффективно и практически весь анти-
протонный пучок превращается в струю
антиводорода. Сегодня не видно другого
реального способа его получения.

В 1974 г. в ИЯФе были получены пер-
вые экспериментальные результаты по
электронному охлаждению протонов,
подтвердившие правильность основных
представлений (Г. И. Будкер, Я. С. Дер-
бенев, Н. С. Диканский, И. Н. Мешков,
В. В. Пархомчук, Д. С. Пестриков, Р. А. Са-
лимов, А. Н. Скринский, Б. Н. Сухина),
а дальнейшее изучение метода показало
его высокую эффективность. Экспери-
менты проводились в диапазоне энергии
протонов от 1,5 до 85 МэВ.

Для первой реализации и экспери-
ментального изучения электронного ох-
лаждения были разработаны специальный
протонный накопитель НАП-М и система,
создающая на участке охлаждения элек-
тронный пучок с нужными параметрами.

Накопитель НАП-М выполнен как
прототип накопителя антипротонов, каким
он представлялся в 1970 г., отсюда и его
название — Накопитель АнтиПротонов,
Модель. Именно этим обстоятельством
объясняются и выбор общих габаритов
накопителя, и его структура с очень
длинными промежутками.

В установке применяется рекупера-
ция энергии электронов: на входе в кол-
лектор электроны тормозятся, отдавая
95% своей кинетической энергии обратно
в источник высокого напряжения. Это
решает энергетическую проблему, так
как уже сейчас реактивная мощность
пучка составляет около 50 кВт, а в проек-
тируемых антипротонных накопителях она
возрастет на два-три порядка.

Рабочий цикл комплекса выглядит
следующим образом. Протоны с энергией
1,5 МэВ инжектируются в накопитель. За
30 с поле поднимается до нужной вели-
чины. Высокочастотная ускоряющая сис-
тема обеспечивает согласованное с ро-

стом магнитного поля увеличение энергии
протонов. По достижении нужного уровня
энергии протонов рост магнитного поля
прекращается и выключается ускоряющее
напряжение. Затем включается электрон-
ный пучок и начинается собственно про-
цесс электронного охлаждения.

Экспериментальное осуществление
электронного охлаждения потребовало ре-
шения ряда сложных технических проблем.
Так, в накопителе с длиной вакуумной ка-
меры около 50 м и внутренним интенсив-
ным электронным пучком с активной мощ-
ностью в несколько киловатт поддержива-
ется средний вакуум около 5-1 О"10 Торр.
Стабильность магнитного поля и энергии
электронов составляет 1-10’5. Весь про-
цесс ускорения и перехода к режиму
охлаждения осуществляется автомати-
чески с помощью ЭВМ. Эта же ЭВМ ис-
пользуется для съема экспериментальной
информации, ее немедленной обработки,
выдачи в удобном для экспериментатора
виде на дисплей и печатающее устройство
и последующего длительного хранения.

В экспериментах по электронному
охлаждению применялись разнообразные
средства наблюдения за протонным и
электронным пучками: измерители тока
пучков, индикаторы их положения, изме-
рители распределения плотности (про-
филя) протонного пучка и т. д.

Нетривиальное влияние электрон-
ного пучка на движение протонов появ-
лялось лишь в случае, когда равенство
средних скоростей протонов и электро-
нов на участке охлаждения обеспечива-
лось с относительной точностью лучше
1 ' 1 0 “3.

Если не включать электронный пу-
чок, то после ускорения поперечные раз-
меры протонного пучка постепенно воз-
растают из-за рассеяния на атомах оста-
точного газа. Это ясно видно по нараста-
нию ширины и уменьшению амплитуды
сигнала на выходе измерителя профиля
протонного пучка. Если после этого вклю-
чить электронный пучок с правильно
подобранной средней скоростью, то за
доли секунды протонный пучок сжимает-
ся до размера порядка 0,5 мм.

Затухание отклонений скорости про-
тонов от средней продольной скорости
электронов наглядно проявляется в «увле-
чении» протонного пучка при малом из-
менении энергии электронов: если, напри-

мер, скачком повысить электронную энер-
гию, энергия свободно циркулирующих
протонов начнет тоже увеличиваться и
протонный пучок перейдет на новую рав-
новесную орбиту большого радиуса. Осо-
бенно яркое впечатление производит
возможность ускорения протонов с
помощью электронного потока при одно-
временном согласованном подъеме энер-
гии электронов и магнитного поля накопи-
теля. Таким способом удавалось поднять
энергию протонов с 60 до 80 МэВ за 3 мин.

Охлажденный пучок протонов имеет
чрезвычайно высокую монохроматич-
ность. В экспериментах при малых токах
протонного пучка удавалось получать
относительный разброс энергии охлаж-
денных протонов, не превышающий
1 -Ю'5.

В процессе исследований был об-
наружен эффект быстрого охлаждения
(с эффективным временем, существенно
меньшим предсказываемого первоначаль-
ными теоретическими оценками). Даль-
нейшие работы показали, что такое
явление вызвано специфическими особен-
ностями электронного «газа», исполь-
зуемого для охлаждения. При электроста-
тическом ускорении электронов сохра-
няется начальный разброс их энергии,
равный по порядку величины температу-
ре катода Тк. Этим и определяется раз-
брос поперечных и продольных скоростей
электронов (Av± и соответственно)
относительно средней скорости v0 :

~тк.	~W4-TH.

2
mvo
w= 2—,
где W — кинетическая энергия электронов.
Тогда в системе частиц, движущейся со
скоростью v0 (а это и есть система двух
газов, описанная выше), электроны имеют
существенно разные «поперечную»(Т±)и
«продольную»(Т || )температуры 2, опре-
деляемые
перечного

Т||

Для простоты мы ограничились нере-

лятивистским случаем Vo < с. В реляти-
вистском случае --г^/ „	, п

Т|| TK/2P^V- тс- Тк.
В то же время поперечное движение
электронов «замораживается» продоль-
ным магнитным полем, используемым для
транспортировки электронного пучка. В
этих условиях, благодаря дальнодействию
кулоновских сил, роль эффективной темпе-
ратуры электронов, (в области Тр <Те)
играет прЪдольная температура Т^.В ре-
зультате при достаточно высокой ста-
бильности ускоряющего потенциала и
однородности продольного магнитного
поля становится возможным быстрое

2210.0	2210.1	2210.2

1,нГц

Спектр тепловых шумов протонного пучка. Спектр
шумов неохлажденного протонного пучка (верх-
няя кривая). После охлаждения пучка сигнал
падает ниже уровня шумов входного усилителя
измерительной аппаратуры (средняя кривая].
Для измерения разброса по частотам в охлаж-
денном пучке приходится использовать прину-
дительную раскачку малым шумовым напряжением.
Разброс по частотам обращения протонов в
охлажденном пучке составляет A to (d^-2-IO"6 (ниж-
няя кривая).

охлаждение пучка протонов до очень
низких температур, много меньших тем-
пературы катода.

Совокупность экспериментальных
данных показывает, что процесс электрон-
ного охлаждения существенно сложнее,
чем просто остывание газа протонов в
холодном электронном газе. Новые эф-
фекты появляются, в частности, и при уве-
личении электронного и протонного тока.

Итак, электронное охлаждение было
реализовано и исследовано в диапазоне
энергий от 1,5 МэВ (энергия инжекции)
до 85 МэВ (импульс 0,4 ГэВ с) как для сво-
бодно циркулирующего, так и для сгруп-
пированного протонного пучка.

В последние годы в ЦЕРНе разра-
батывается так называемый стохастиче-
ский метод гашения поперечных колеба-
ний. Метод основан на том, что у пучка
с разбросом поперечных скоростей обя-
зательно флуктуирует положение центра
тяжести, даже если среднее по времени
положение его на данном азимуте неиз-
менно. Флуктуации обусловлены разбро-
сом частот обращения и частот поперечных
колебаний частиц пучка. Если гасить эти
отклонения с помощью быстродействую-
щей системы обратной связи, то, по-види-
мому, будет уменьшаться разброс ско-
ростей частиц. Поскольку это напоми-
нает «демона Максвелла», эффект должен
падать с ростом числа частиц и обращать-
ся в нуль при бесконечном числе. Такие
эксперименты были проделаны на накопи-
теле ISR в ЦЕРНе с великолепной аппа-
ратурой наблюдения и обратной1 связи
и подтвердили основную идею. Несмотря
на то что полученное пока этим методом
время затухания на четыре порядка боль-
ше времени, полученного на установке
с электронным охлаждением, интерес к
нему должен сохраняться, поскольку
эффективность этого метода слабо за-
висит от энергии, а эффективность элек-
тронного охлаждения с ростом энергии
частиц сильно падает.

Метод электронного охлаждения
на всех этапах его исследования привле-
кал самое пристальное внимание физиков
ведущих ускорительных лабораторий. И не
удивительно, что вскоре за опубликова-
нием экспериментальных результатов,
полученных в Новосибирске, появились
проекты Лаборатории им. Э. Ферми
(США) и ЦЕРНа, в которых предлагается
использовать два самых «энергичных» в
мире протонных синхротрона, построен-
ных в этих лабораториях, в режиме про-
тон-антипротонных (рр) встречных пучков
(2X300 ГэВ). Несколько раньше ИЯФ вы-
двинул проект рр встречных пучков для
Ускорительно-Накопительного Комплекса
(УНК), сооружение которого проекти-
руется в Институте физики высоких энер-
гий под Серпуховом. Для генерации анти-
протонов предполагается использовать
пучок протонов Серпуховского синхро-
трона и высокоэффективную систему кон-
версии, разработанную для проекта
ВАПП, а накопление антипротонов и фор-
мирование их в очень узкие, монохрома-
тические сгустки производить последова-
тельно в двух накопителях с электронным
охлаждением. Проектная энергия прото-
нов в УНК 1000 ГэВ (1 ТэВ). Перевод этого
синхротрона в режим встречных рр-пуч-
ков эквивалентен сооружению «обычного»
ускорителя с одним пучком, на энергию
протонов 2-106 ГэВ (2  1015 эВ). Частицы
с такой энергией не часто встречаются
даже в космических лучах, так что дав-
нишняя мечта физиков-ускорительщиков —
иметь «космос на дому» — будет осуще-
ствлена! Заметим попутно, что если пе-
риметр УНК имеет проектную длину
20 км, то наш «эквивалентный» ускоритель
растянется уже на 40 тыс. км — протяжен-
ность земного экватора.

Проект Лаборатории им. Э. Ферми
по своей принципиальной схеме аналоги-
чен проекту ВАПП — УНК, за исключением
одного важного момента: антипротоны,
«родившиеся» с оптимальной энергией
около 4 ГэВ, перед охлаждением замед-
ляются до энергии, приблизительно
200 МэВ, что позволяет получить неко-
торый выигрыш в скорости накопления.
В первой очереди проекта ЦЕРН для на-
копления антипротонов предполагается
использовать стохастическое охлаждение
(на энергии антипротонов около 4 ГэВ),
а в дальнейшем использовать электронное
охлаждение, освоение которого в настоя-
щее время энергично подготавливается
в этой лаборатории. Планируемая «дата
встречи» протонов и антипротонов в этих
проектах — 1980—1981 гг. С этим собы-
тием физики связывают надежды на об-
наружение W-мезона, который, как счи-
тается, «обеспечивает» слабое взаимодей-
ствие и по теоретическим оценкам имеет
массу порядка 100 ГэВ.

Но, конечно, не только охота за
этим мезоном заставляет физиков за-
ниматься «эскалацией ядерных сооруже-
ний». Сравнительно недавно было обна-
ружено, что протон, считавшийся раньше
большой (порядка 10 ~13 см) и рыхлой

Фотография ядернои фотоэмульсии, экспониро-
ванной пучком быстрых атомов водорода
(vc=O,35], возникающих при рекомбинации
протонного и электронного пучков на участке
охлаждения. Фотоэмульсия расположена на
расстоянии 10 м от участка взаимодействия. Мет-
ки на фотографии соответствуют расстоянию
1 мм. Размер протонного пучка, найденный по
размеру изображения, равен 0,5 мм, а угловая
расходимость Ч^З-Ю"5 радиана.

частицей, имеет внутри себя три «точеч-
ных» центра сильного взаимодействия,
которые теперь отождествляют с кварка-
ми. А это значит, что встречные рр^-пучки
эквивалентны встречным пучкам кварков
и антикварков (только на энергию, втрое
меньшую).

Вспомните теперь историю с семей-
ством Ф-мезонов, открытых там, где их
никто не ожидал (диапазон энергии взаи-
модействия 3—4,5 ГэВ). Совсем недавно
в Лаборатории им. Э. Ферми получены
экспериментальные указания на существо-
вание тяжелой частицы с массой 9,5 ГэВ.
Складывается впечатление, что спектр
масс элементарных частиц является «всюду
плотным» (да простят мне математики
эдакую терминологическую вольность!),
т. е. во всем достигнутом сегодня диапа-
зоне энергий взаимодействия удается
найти области рождения каких-либо час-
тиц. А если так, то, значит, не останутся
без работы' и ускорители малого и сред-
него «калибра». В первую очередь это
относится к ускорителям-накопителям
со встречными электрон-позитронными
пучками. К примеру, тяжелая частица,
обнаруженная в Лаборатории им. Э. Фер-
ми в реакциях на выведенном протонном
пучке, может быть изучена в несравненно
более чистых условиях только в экспе-
риментах на встречных электрон-позитрон-
ных пучках. Это область энергий 2X5 ГэВ,
доступная двум установкам такого типа,
строящимся сейчас в Новосибирске и
Гамбурге. И еще пример такого рода.
Мы только что говорили о протон-анти-
протонных встречных пучках на сверхвы-
сокие энергии. Такие же, но непрерывно
«электрон но-ох л аждаемые» встречные
пучки в области энергий взаимодействия
порядка нескольких ГэВ представляют
исключительный интерес для изучения
структуры узких резонансов типа хр-ме-
зона. Можно ожидать, что в такой поста-
новке энергетическое разрешение соста-
вит всего несколько кэВ, тогда как на
современных встречных е"е~-пучках, с
помощью которых и получена вся основ-
ная информация об этих частицах, разре-
шение порядка 1 МэВ, что значительно
превышает ширину ^-резонанса.

И в заключение — о взаимообога-
щающем влиянии старых и новых методов.
Электронное охлаждение было предложе-
но и разрабатывалось как метод, позволя-
ющий создать встречные ^рр-пучки. Однако
этот метод, несомненно, найдет примене-
ние и в экспериментах «старого типа».
Первое и почти очевидное направление —
повышение монохроматичности пучков
тяжелых частиц в ускорителях. Правда,
при этом нужно трансформировать и по-
становку эксперимента: для использова-
ния электронного охлаждения, которое
сжимает и монохроматизирует пучок за
время порядка 0,1 — 1 с, выгодно вместо
пучка, выведенного из ускорителя, исполь-
зовать пучок, непрерывно циркулирующий
в накопителе и взаимодействующий с
тонкой внутренней мишенью. Толщина
мишени — газовой или паровой — выби-
рается так, чтобы многократное рассея-
ние на ней частиц пучка еще подавлялось
электронным охлаждением. Такая поста-
новка экспериментов уже применяется
в ИЯФе на электронном накопителе
ВЭПП-2 (с использованием описанного
выше радиационного «охлаждения» элек-
тронов). Техника накопителей с электрон-
ным охлаждением позволит получать
интенсивные пучки поляризованных тяже-
лых частиц—протонов и ядер. Большой
интерес представляют эксперименты по
взаимодействию таких пучков с поляризо-
ванными внутренними мишенями. Ускоряя
накопленные поляризованные частицы,
можно затем использовать их для поля-
ризованных встречных пучков.

Богатые экспериментальные возмож-
ности открываются с разработкой накопи-
телей антипротонов. О встречных рр-пуч-

ках уже сказано. Однако уже в самих на-
копителях антипротонов с электронным
охлаждением можно ставить широкий
круг экспериментов с внутренними мише-
нями по изучению антипротон-нуклонных
взаимодействий. Замедляя накопленные
антипротоны (вплоть до тепловых энер-
гий), можно изучать их электромагнитно-
и ядерносвязанные с протонами состояния.
Накопитель антипротонов с электронным
охлаждением и внутренней мишенью мо-
жет быть использован также как генера-
тор антинейтронов и антигиперонов (в пе-
резарядных реакциях’на мишени), причем
пучки этих частиц автоматически имеют
идеальную «растяжку» во времени, столь
нужную для экспериментов. Наконец, на-
копленные антипротоны можно инжекти-
ровать в большие ускорители и ускорять
«обычным образом» для экспериментов
на выведенном пучке.

Генерация антипротонов на мишени
сопровождается образованием антидей-
тонов (антиядер дейтерия), доля которых
порядка 10-4 от числа антипротонов. Их
также можно накапливать (с использова-
нием электронного охлаждения) и при-
менять для экспериментов с внутренней
мишенью, что позволит изучать силь-
ные нейтрон-антинейтронные взаимодей-
ствия, включая и аннигиляционные
процессы.

И последнее. Выше мы обсудили
возможный способ получения атомов
антиводорода. Два накопителя — анти-
протонный (с электронным охлаждением)
и позитронный, имеющие общий прямо-
линейный промежуток, и являются гене-
ратором таких атомов. Исследование
спектра антиатома позволит сделать еще
один очень важный шаг в понимании сим-
метрии мира и антимира.
Молекулярная конституция
антимикробного иммунитета

С. Н. Румянцев

Сергей Николаевич Румянцев, доктор медицинских наук, директор
Ленинградского научно-исследо вательского института вакцин и
сывороток Министерства здравоохранения СССР. Основные науч-
ные интересы со средоточены на проблемах молекулярной эколо-
гии и эволюции микробного паразитизма. В последние годы за-
нимается теоретическими и прикладными аспектами учения о
конституциональном иммунитете позвоночных животных. Автор
(совместно с П. Н. Бургасовым) монографии: Эволюция кло-
стридиозов. М., 1974.

На земном шаре обитают миллионы
биологических видов, и каждый из них
неповторимо самобытен, в том числе и
по своей молекулярной конституции.
Бесспорно, что разнообразие молекуляр-
ных структур, выполняющих идентичные
функции и имеющих общее происхожде-
ние, возникло в результате молекулярной
эволюции. Однако закономерности, а
также движущие силы и факторы этого
процесса еще не раскрыты. Некоторые
аспекты этой проблемы можно проанали-
зировать на примерах развития отноше-
ний между патогенными микробами
и их жертвами, на основе данных об
эволюционных преобразованиях молеку-
лярной конституции, возникающих в связи
с формированием антиинфекционного
иммунитета.

ТИПЫ ИММУНИТЕТА

Антиинфекционный иммунитет обе-
спечивается системой специализированных
механизмов, благодаря которым организм
вступает в борьбу с болезнетворными мик-
робами. Это свойство присуще всем живым
организмам — от бактерий и простейших
до высших растений и позвоночных вклю-
чительно. Существующее разнообразие

феноменов иммунитета классифицируют
по их происхождению и по механизмам
защитного эффекта.

Когда организм приобретает имму-
нитет в течение своей жизни (в качестве
реакции на инфекцию или вакцинацию),
тогда говорят об онтогенетическом, реак-
тивном иммунитете. Если иммунитет на-
следуется от предков, говорят о филоге-
нетическом или наследуемом иммунитете.
В обоих случаях иммунитет обеспечивает-
ся антителами (иммуноглобулинами), фа-
гоцитами, лимфоцитами, особенностями
молекулярной конституции организма и
т. д. Однако степень участия этих факторов
в защитном действии различна и зависит
в основном от типа иммунитета и от фило-
генетических позиций организма. Так, за
эффективность реактивного иммунитета
отвечают в основном антитела, лимфоциты,
фагоциты, а наследуемый иммунитет
обеспечивается главным образом консти-
туциональными механизмами.

Конституциональный иммунитет —
это наследуемая или индивидуально при-
обретаемая специфическая устойчивость
к патогенному действию микроорганиз-
мов, обусловленная молекулярными осо-
бенностями конституции организма, благо-
даря которым структуры последнего не
могут быть использованы данными микро-
бами в качестве источника питательных ве-
ществ, среды обитания и репродукции1.

Только у позвоночных животных,
составляющих менее 1 % населяющих
Землю биологических видов, имеются все
типы механизмов антиинфекционного им-
мунитета. Остальные 99% видов живых
существ противостоят микробной агрес-
сии, не располагая лимфоидной системой
и способностью к биосинтезу антител.
У беспозвоночных невосприимчивость
обеспечивается лишь конституциональны-
ми и фагоцитарными факторами. У одно-
клеточных и у растений антимикробная
защита создается только конституциональ-
ными механизмами. Конституциональному
иммунитету принадлежит особо важная
роль в процессах эволюционного преоб-
разования молекулярной конституции
живых существ. Именно о нем будет идти
речь в данной статье.

КОНСТИТУЦИОНАЛЬНЫЙ
ИММУНИТЕТ

Конституциональный иммунитет
свойствен всем типам организмов — от
бактерий и простейших до высших позвог
ночных включительно2.

Различные аспекты этого иммунитета
исследовались еще Л. Пастером, И. И. Меч-
никовым, Н. И. Вавиловым, Н. Ф. Гама-
леей и многими другими иммунологами.
Было накоплено значительное количество
данных о проявлениях конституционально-
го иммунитета при взаимодействии раз-
личных видов, популяций, индивидуумов
с вирусными, бактерийными, грибковыми,
протозойными возбудителями заразных
болезней. Была установлена конституцио-
нальная природа видового иммунитета,
проявляющегося в различной чувствитель-
ности биологических видов к тем или
иным инфекционным заболеваниям.

Ряд такого рода исследований про-
веден в нашей лаборатории. При этом по-
лучены новые данные о наследуемости
конституционального иммунитета к тифо-
паратифозным инфекциям у животных.
Наглядно показано, что наличие конститу-
ционального иммунитета к возбудителям

столбняка у ежей, кур, кроликов, кошек,
собак, так же как и отсутствие его у
обезьян, лошадей, ослов, морских свинок,
связано с особенностями образа жизни
этих видов. Обнаружены наглядные дока-
зательства конституционального иммуни-
тета у различных видов животных по от-
ношению к специфическим экзотоксинам
возбудителей ботулизма3.

Конституциональный иммунитет от-
личен для разных популяций. Так, по-
луденные песчанки (Meriones meridianus)
левобережья нижней Волги, живущие в
стойком природном очаге чумы, в сотни
тысяч раз более устойчивы к этой инфек-
ции, чем представители того же самого
вида грызунов, обитающие на противопо-
ложном берегу, вне очага инфекции. Ана-
логичные различия обнаружены у геогра-
фически ~изолированных популяций пер-
сидских песчанок (Meriones persicus)4.

Существуют и индивидуальные раз-
личия для этого иммунитета. Определен-
ная часть людей, даже при отсутствии в
их организме специфических антител, не
поддается заражению такими дозами
гриппозного вируса, которые обусловли-
вают заболевания большинства (85%)
испытуемых. Вместе с тем примерно
у 10% людей грипп возникает в условиях,
не опасных для остальных 90%5.

Аналогичные индивидуальные раз-
личия выявлены при инфицировании лю-
дей возбудителем брюшного тифа: ока-
залось, что только 28% испытуемых были
максимально восприимчивы, а остальные
были иммунны6.

Характерной чертой подобных со-
стояний иммунитета, независимого от ан-
тител, является их наследуемость.

На возможность передачи антиин-
фекционного иммунитета по наследству
впервые обратили внимание при изуче-
нии домашних животных, выживавших при
опустошительных эпизоотиях. Например,
при изучении инфекционной заболевае-
мости кур заметили, что весьма нередко

3 Б у р г а с о в П. Н., Румянцев С. Н.

Эволюция кло стридиозо в. М., 1974.

4 Л е в и М. И.— В кн.:

Генетические ас-

’Румянцев С Н. Конституциональный
иммунитет и молекулярная эволюция —
В сб.: Вопросы истории и теории эволю-
ционного учения. Л., 1975.

2 Б о й д У. Основы иммунологии. М.,
1969.

пекты инфекционного и трансплантацион-
но го иммунитета. М., 1973.

5 Элькин В М Некоторые вопросы

моделирования экспериментального гриппа

у добровольцев

6Дюпон X., X
дер М , Докин
« Б ю л л. Всемирной

Канд, ди с. Л , 197 4.

ранения», 1972

о р н и к Р., Ш н е и-
с X., Вудворт Т —
организации здравоох-
в одном и том же стаде часть птиц зара-
жается, заболевает и гибнет, в то время
как другие остаются здоровыми, причем
их потомство также обладает им-
мунитетом7.

У мышей, часто используемых для
экспериментального изучения наследова-
ния иммунитета, также выявлены разли-
чия между генетическими линиями по
их способности противостоять бактериаль-
ным и вирусным агентам. Скрещивание
наследственно иммунных мышей с на-
следственно восприимчивыми в одних

гены, контролирующие иммунитет, могут
быть и доминантными, и рецессивными.

В пределах вида Homo sapiens так-
же известны примеры индивидуально раз-
личной наследуемой устойчивости к тем
или иным инфекциям. Особо детально
соответствующие генетические закономер-
ности у людей исследованы так называе-
мым близнецовым методом, а также пу-
тем изучения корреляции признака с из-
вестными генетическими маркерами
родства, например с группами крови.

Совпадение заболеваний туберку-

Эволюция основных типов антиинфекционного
иммунитета: К — конституциональные механизмы,
Ф—фагоцитоз, А — иммуноглобулины (анти-
тела ).

вариантах давало устойчивое потомство,
в других — восприимчивое. Ни один из
гибридов не был более иммунным, чем
какой-либо из родителей.

Путем отбора на устойчивость к
искусственному заражению могут быть
выведены породы животных с высоким
антиинфекционным иммунитетом. Уста-
новлено, что как у животных, так и у
растений наследование иммунитета под-
чинено менделевским законам и что

7 X а т т Ф. Б. Наследственная устойчи-
вость домашних животных к заболеваниям.
М„ 1963.

лезом у генетически идентичных одно-
яйцевых близнецов составляет 87%, а у
двуяйцевых — только 25%. Реже всего
(7%) наблюдается заболевание туберку-
лезом обоих супругов. Контакт с тубер-
кулезными больными имеет, следователь-
но, меньшее значение, чем наследствен-
ный уровень устойчивости или восприим-
чивости. Так, например, люди с группой
крови 11(A) почти не болеют брюшным
тифом. По отношению к оспе, напротив,
обладатели названной группы особенно
восприимчивы, что считается причиной
избирательного вымирания таких лиц во
время оспенных эпидемий. Люди с груп-
пой крови 11(A) также в большей мере
подвержены гриппозной инфекции, в то
время как обладатели антигена В прояв-
ляют иммунитет, независимо от наличия
или отсутствия у них соответствующих
иммуноглобулинов.

Исследования неодинаковой вос-
приимчивости различных видов и популя-
ций к инфекционным заболеваниям по-
служили исходным пунктом учения о кон-
ституциональном иммунитете. Однако
известные данные о видовом иммунитете
охватывают пока что лишь небольшую
часть из множества систем микробного
паразитизма, существующих в природе.
Задача изучения видового иммунитета
продолжает быть одной из актуальных как
необходимый этап познания клеточных и
молекулярных основ иммунитета8.

Клеточные, субклеточные и моле-
кулярные основы конституционального
иммунитета в настоящее время исследуют
в ряде стран. Некоторые данные о кон-
ституциональном иммунитете к брюшному
тифу, салмонеллезам, столбняку, боту-
лизму, эпидемическому менингиту, газо-
вой гангрене и гриппу получены в нашей
лаборатории.

КЛЕТОЧНЫЕ

И МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ
КОНСТИТУЦИОНАЛЬНОГО
ИММУНИТЕТА

Выявление клеточных, субклеточных
и молекулярных структур, ответственных
за конституциональный иммунитет,— одно
из крупнейших достижений иммунологии
за последнее десятилетие. В настоящее
время данные такого рода имеются в
отношении ряда инфекционных болезней.
Решающую роль в познании этих явлений
сыграли работы по молекулярной эколо-
гии микробного паразитизма.

Паразитизм микробов — это особый
класс антагонистических межвидовых
взаимоотношений, исторически сложив-
шееся приспособление, обеспечивающее
существование микробов за счет поражае-
мых организмов9.

Специфика взаимодействия в сис-
темах микроб — жертва состоит в том,
что решающие его события развертывают-
ся в конечном итоге на уровне молекуляр-
ных структур. Микробы не имеют каких-
либо органелл для такого взаимодействия.
Эту функцию выполняют токсины, фер-
менты или ферментные системы, поверх-
ностно-активные вещества и другие моле-
кулярные компоненты микробов. Актив-
ность этих структур зависит от их хи-
мической комплементарности строго оп-

ределенным молекулярным компонен-
там поражаемых организмов — субстра-
там патогенности, с которыми они
взаимодействуют на тех или иных эта-
пах инфекционного процесса, начиная
с момента внедрения микробных парази-
тов в организм. Рассмотрим некоторые
из характерных примеров.

Внедрение фагов в бактерии или
других вирусов либо в растительные, либо
в животные клетки начинается с адсорб-
ции их на поверхности клеточных мембран.
При этом, например, липопротеидные
компоненты клеточной оболочки обеспе-
чивают адсорбцию арбовирусов, муко-
протеидные компоненты — аденовирусов
и микровирусов. Противовирусный кон-
ституциональный иммунитет свойствен
клеткам, оболочки которых не способны
сорбировать вирус. В частности, мутации,
действующие на структуры мукопротеи-
новых компонентов клеточной поверхно-
сти, ограничивают фиксацию на ней аде-
новирусов или миксовирусов.

Взаимодействие с мембранами по-
ражаемых клеток имеет важное значение
и для других болезнетворных микробов.
Например, субстратами активности ряда
бактерийных токсинов служат гликолипид-
ные компоненты клеточных мембран —
ганглиозиды. При этом молекулы холер-
ного, столбнячного и ботулинического
токсинов реагируют только с определен-
ными структурными разновидностями
ганглиозидов. Соответственно, конститу-
циональная устойчивость к токсинам бо-
тулизма и столбняка может быть объясне-
на особенностями ганглиозидной компо-
зиции межнейронных и нервно-мышечных
синапсов, специфически поражаемых
этими токсинами.

В других системах устойчивость к
вирусам коррелирует с иными особен-
ностями молекулярной конституции кле-
ток, например с дефицитом внутриклеточ-
ной фосфатазы. Изменение количества
или дислокации ганглиозидных радика-
лов на поверхности мембран могут
исключить инфицирование клеток пара-
гриппозным вирусом Сендай10.

Среди факторов патогенности ми-
кробов имеется ряд самобытных фермен-
тов— гиалуронидаза, нейраминидаза,

8Эфроимсон В
М., 1971.

’Жданов В. М.

болезней человека,
сов П. Н., Р у м я
ция кло стридиозов. J

П. Иммуно генетика.

Эволюция заразных
М.,	1964; Бурга-

ц е в С. Н. Эволю-
., 1974.

10 Haywood А. М.— «J. Molec. В i о I. >>,
1974, V. 83; King С. A., Van Heinin-
gen W. Е.—«J. Inf. Dis.», 1973, v. 127,
N? 6; Соловьев В. Д., Хесин Я. Е.—
«Вести. АМН СССР», 1970, № 10.
Межвидовые и внутривидовые различия чувст-
вительности животных к токсинам возбудителей
ботулизма. Столбики выражают величины мини-
мальных смертельных доз: чем больше доза,
тем выше уровень иммунитета. Исследованные
виды включают две экологические группы живот-
ных — питающиеся строго растительной пищей

(кролики, морские свинки) обладают высокой
чувствительностью ко всем разновидностям воз-
будителя (типамА, В, С. D и Е) и с широким
диапазоном употребления пищи, которым свой-
ствен конституциональный иммунитет к ботулизму,
особенно к типам В, С и D (высокие столбики).
лецитиназа, коллагеназа, фибринолизин
и др. Специфическая активность этих
ферментов, в частности исследованных на-
ми коллагеназы и фибринолизина, зависит
от видовой принадлежности субстрата —
коллагена или фибрина, что свидетель-
ствует о межвидовых различиях в струк-
туре этих веществ.

Дифтерийный токсин также пред-
ставляет собой фермент. Он расщепляет
находящийся в клетках никотин-амид-аде-
нин-динуклеотид, продукты гидролиза
которого вторично угнетают внутрикле-

Наследование конституционального иммунитета
к мышиному тифу гибридными потомками мышей
иммунных (белые кружки) и восприимчивых
(цветные кружки) генетических линий. Цифрами
обозначены чистые линии мышей.

точный синтез белков в клетках животных,
чувствительных к данному токсину. По-
томки клеток, культивируемых вне орга-
низма, наследуют либо конституциональ-
ный иммунитет, либо, наоборот, чувстви-
тельность к дифтерийному токсину в за-
висимости от того, какое из этих состоя-
ний было свойственно целому организму.
При этом иммунитет клеток обеспечивает-
ся особенностями структуры мембран и

действует на этапе проникновения токси-
на в клетку.

Лецитиназа возбудителя газовой
гангрены разрушает лошадиные эритро-
циты, но не действует на эритроциты овец.
Паразитические лептоспиры разрушают
овечьи эритроциты гораздо активнее,
чем эритроциты крыс, кроликов и людей.
Это связано с тем, что, в отличие от
овечьих эритроцитов, соответствующие
клетки крыс, кроликов и людей содержат
мало сфингомиелина — субстрата актив-
ности данных микроорганизмов. Показа-
тельные межвидовые и внутривидовые
различия между эритроцитами обнаруже-
ны нами при изучении их взаимодействия
с гемолизинами возбудителей тифо-пара-
тифозных инфекций и салмонеллезов.

Возбудитель малярии развивается
в эритроцитах, где он утилизирует гемо-
глобин, тем самым разрушая эритроциты.
Однако замена лишь одной из амино-
кислот в соответствующем участке моле-
кулы гемоглобина, возникшая на основе
мутации, исключает возможность его
использования возбудителями малярии,
и именно такие варианты гемоглобина
присущи людям — аборигенам малярий-
ных районов, обладающих конституцио-
нальным иммунитетом к данной инфекции.

Возбудители плацентарной формы
бруцеллеза не могут существовать без
своеобразного углевода — эритритола.
Организмы, в плаценте которых нет этого
вещества, иммунны к данному заболева-
нию. Точно также отсутствие свободного
аспарагина (обусловленного повышенным
содержанием аспарагиназы), в организме
морских свинок спасает от заражения
природными возбудителями чумы, кото-
рые не способны существовать без данной
аминокислоты 1 1.

Конституциональный иммунитет бак-
терий к антибиотикам в ряде случаев оп-
ределяется присутствием у них ферментов,
расщепляющих соответствующий фактор.
Это свойство — особенность молекуляр-
ной конституции бактерий — генетически
детерминировано. Оно распространяется
в популяциях бактерий благодаря выжи-
ваемости мутантов, обладающих соответ-
ствующей молекулярной конституцией.

Аналогичную роль в конституцио-
нальном иммунитете животных к инфици-

11 Burrows Т. W., Gillett W. А.—
«Nature», 1971, v. 229; В r e n n an P. C.,
Feinstein R. N.— «J. Bact.», 1969, v. 98.
рованию микоплазмами выполняет ткане-
вая пероксидаза, которая разрушает об-
разуемую микоплазмами перекись водо-
рода. Последняя служит одним из суще-
ственных факторов взаимодействия мико-
плазм с клеточными мембранами. Живот-
ные с повышенным содержанием каталазы
в тканях конституционально иммунны к
микоплазмам.

Таким образом, конституциональный
иммунитет организма может быть обус-
ловлен рядом особенностей его молеку-
лярной конституции. С точки зрения био-

тами молекулярной конституции являются
разного рода ингибиторы активности
микробов.

ЗАКОНОМЕРНОСТИ
ФОРМИРОВАНИЯ
КОНСТИТУЦИОНАЛЬНОГО
ИММУНИТЕТА

Основу возникновения конституцио-
нального иммунитета образуют, как было
показано выше, генетически обусловлен-
ные отклонения от «нормальных» путей

4	5

сиаловая (нейраминовая) кислота

Ганглиозиды — компоненты молекулярной ана-
томии клеточных мембран и одновременно «ре-
цепторы» микробных токсинов и вирусов. Из пред-
ставленных на рисунке семи разновидностей ганг-
лиозидов с холерным токсином взаимодействуют
только тип 3, с ботулиническим — тип 6, со столб-
нячным — типы 5, 6 и 7.

логической эволюции, среди этих особен-
ностей первостепенный интерес вызывают
мутантно возникающие модификации
белковых, углеводных, липидных и иных
макромолекулярных структур, посредст-
вом которых осуществляется взаимодей-
ствие в системе микроб — жертва. Отсут-
ствие в организме такого рода структур,
а также компонентов конституции, утили-
зируемых паразитами, весьма существен-
но. Иммунологически важными компонен-

синтеза тех молекулярных структур орга-
низма, которые служат объектами актив-
ности возбудителей. Индивидуумы с ва-
риантной конституцией, оказывающиеся
иммунными, в условиях взаимодействия
с возбудителями инфекции выживают
и передают свои «аномальные» свойства
своему потомству. Это потомство стано-
вится преобладающим в популяции, заме-
щая исходный восприимчивый тип. Есте-
ственный отбор вариантов молекулярной
конституции, обеспечивающих выживание,
служит единственным фактором, форми-
рующим наследуемый конституциональный
иммунитет популяций и видов.

Изменения конституции, нарушаю-
щие взаимодействие организма с парази-
тами одного вида, как правило, не влия-
ют на взаимоотношения с другими микро-
бами. Поэтому конституциональный им-
мунитет специфичен в меру самобытности
факторов и субстратов патогенности.
Ввиду значения комплементарное™ во
взаимодействии между детерминантами
и субстратами патогенности, а также
вследствие самобытности химической кон-
ституции участников взаимодействия в
каждой конкретной системе одной компе-
тентной генной мутации оказывается до-
статочным для нарушения комплементар-
ное™, т. е. для формирования эффектив-
ного конституционального иммунитета,
который лишает микробный вид источни-
ка пищевых ресурсов и возможностей
репродукции. Со своей стороны, ограни-
чивая жизнедеятельность микробов, кон-
ституциональный иммунитет становится

жертва возникают стимулы к развитию,
обусловленные ее внутренними противо-
речиями и приводящие к сопряженной
молекулярной эволюции участников взаи-
модействий. При этом возникают разно-
видности молекулярной конституции по-
ражаемых видов, создающие им иммуни-
тет, и разновидности молекулярной кон-
ституции микробов, ответственные за их
патогенность, благодаря которым преодо-
левается неблагоприятное влияние имму-
нитета. Таким образом, эффективность
и молекулярные основы конституциональ-

Видовые особенности взаимодействия эритроци-
тов с гемолизинами микробов — возбудителей
тифо-паратифозных инфекций. Гемолизины раз-
рушают эритроциты первой группы видов (обо-
значены цветом). Большинство представителей
второй группы имеют устойчивые эритроциты, не
разрушающиеся при действии гемолизинов дан-
ных микробов. Например, эритроциты большин-
ства людей (90%) устойчивы, в то время как
у остальных отмечается чувствительность к гемо-
лизинам всех или некоторых испытанных разно-
видностей.

фактором, угрожающим их существова-
нию, что неизбежно приводит к эволюции
факторов патогенности — компонентов
молекулярной конституции возбудите-
лей инфекции.

В экологической системе паразит —

ного иммунитета и патогенности последо-
вательно изменяются в процессе их со-
пряженной эволюции, обусловленной
антагонистическим характером взаимо-
действия в системах микроб — жертва.
Отсюда очевидна роль микробного пара-
зитизма и конституционального иммуните-
та в процессах эволюции молекулярных
структур живой материи.

РОЛЬ КОНСТИТУЦИОНАЛЬНОГО
ИММУНИТЕТА В ПРОЦЕССАХ
МОЛЕКУЛЯРНОЙ ЭВОЛЮЦИИ

Необходимость защиты от микроб-
ной агрессии возникла, несомненно, уже
на ранних стадиях биологической эволю-
ции. По меньшей мере одна из форм
микробного (вирусного) паразитизма,
а именно бактериофагия, могла начать
свое развитие в тот период, когда на
Земле существовали только прокариоты.

Первые микробы, способные утили-
зировать вещества других живых орга-
низмов, приобрели существенные преиму-
щества благодаря экономии энергии и
структур, используемых для биосинтеза.
Их появление, по-видимому, вызвало
грандиозные опустошения среди организ-
мов, подвергавшихся агрессии. Сохранить-

разнообразию функционально однотипных
молекулярных структур. Преобразующая
роль подобных межвидовых отношений
сохранялась, несомненно, и на всех по-
следующих стадиях биологической эволю-
ции. Нет никаких оснований преуменьшать
значение этого фактора и в настоящее
время.

Особое значение микробного пара-
зитизма в системе факторов естественного
отбора, причастных к процессам молеку-
лярной эволюции, обусловлено следую-
щими обстоятельствами. Во-первых, ис-

1	2

3

Наследственная природа чувствительности (по-
казано цветом) и устойчивости человеческих
эритроцитов к гемолизинам тифо-паратифозных
микробов доказывается также результатами ис-
следования близнецов. У генетически идентичных
однояйцевых близнецов |1 и 2] проявления при-
знака полностью совпадают, в отличие от дву-
яйцевых близнецов (3 и 4).

ся эти организмы смогли благодаря по-
явлению мутантов с измененной консти-
туцией тех молекулярных структур, кото-
рые взаимодействовали с паразитом. Тем
самым было положено начало антагони-
стическим межвидовым отношениям и

ключительным разнообразием микробных
паразитов. Во-вторых, молекулярным
уровнем взаимодействия микроба и
жертвы. В-третьих, эти антагонистические
взаимодействия создают особо благо-
приятные условия для интенсивного есте-
ственного отбора предпочтительных ва-
риантов молекулярной конституции у
обоих участников взаимодействия.

Эти процессы обеспечивают эволю-
цию молекулярных структур, •которые
вовлечены в механизмы взаимодействия
в системах микроб — жертва. Число и
разнообразие таких структур исключи-
тельно велики. И поэтому, если иммуни-
тет, обусловленный иммуноглобулинами,
может служить основой молекулярной
эволюции только данного класса белков
и только у позвоночных животных, то
формирование конституционального имму-
нитета обеспечивает эволюцию любых
компонентов молекулярной анатомии —
липидных, углеводных, белковых, мине-
ральных — у представителей любого из
типов живых существ.

Многочисленность видов-возбудите-
лей, интенсивность взаимодействия с ни-
ми, многообразие факторов и субстратов
патогенности — все это служит залогом
интенсивности эволюции соответствующих

тральной эволюции, сторонники которой
не видят таких факторов естественно-
го отбора и усматривают причину мо-
лекулярной эволюции в совокупности
эффектов мутационного давления и слу-
чайных вариаций частот генов12.

ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ
КОНСТИТУЦИОНАЛЬНОГО
ИММУНИТЕТА

Весьма перспективны прикладные
аспекты учения о конституциональном

ПРЕДНИ

ЯЙЙЯЙЙЙЯЙЙ

ЛЙЯЙЙЛ/ЙЙЛ

п о т о м н и

Воздействие эпидемического процесса на мо-
лекулярную конституцию поражаемых видов. Под
влиянием эпидемического процесса, элиминирую-
щего восприимчивых к инфекции особей, после
смены ряда поколений организмы с иммунной
(показаны цветом) молекулярной конституцией
становятся преобладающими в популяции.

видов и разнообразия молекулярных
структур, затронутых этим процессом.

Представленная концепция молеку-
лярной эволюции акцентирует внимание
на дарвиновском естественном отборе
вариантов молекулярного устройства,
обладающих преимуществами для суще-
ствования в определенных условиях. Тем
самым она противоречит теории ней-

иммунитете. Прежде всего речь идет о
разработке аналитических методов, позво-
ляющих выявлять конституциональный
иммунитет, не прибегая к заражению ор-
ганизма, а наблюдая взаимодействие воз-
будителей или факторов их патогенности
с соответствующими клеточными, суб-
клеточными или молекулярными структу-
рами.

Такие методы позволят ограничить
масштабы прививочных кампаний, т. е.
освободить от вакцинации тех людей, ко-
торые в ней не нуждаются, так как обла-
дают конституциональным иммунитетом.

i2 ohta Т.—«Nature», 1974, v. 252,
№ 5482.
В животноводстве и растениеводстве ис-
пользование этих методов может резко
повысить эффективность и экономичность
работ по искусственному отбору сортов
и пород, устойчивых к инфекциям.

Усилить или ослабить конституцио-
нальный иммунитет можно с помощью оп-
ределенных химических, физических,
трофических и иных воздействий на мо-
лекулярную конституцию организма
или отдельных его частей, например сли-
зистых оболочек. Заметим, что модифи-
кации, создаваемые таким образом, не
наследуются и не оказывают влияния на
эволюционные преобразования молеку-
лярной конституции.

Результаты ряда наблюдений и дан-
ные экспериментальных исследований сви-
детельствуют, что такие возможности
существуют. Например, хлористый аммо-
ний повышал устойчивость чувствительных
клеточных культур к дифтерийному ток-
сину более чем в 100 раз. Эритроциты че-
ловека, обработанные глутаровым альде-
гидом, не взаимодействуют с реовирусами.
Устойчивость к дифтерийному токсину
сообщается клеткам, обработанным ди-
этил ам и нодекстраном.

Известно, что переохлаждение
уменьшает устойчивость к респираторным
вирусным инфекциям, а повышение тем-
пературы окружающей среды до 37° сни-
жает конституциональный иммунитет
холоднокровных животных к ботулизму
и столбняку. По-видимому, при этом
активизируются какие-то межмолекуляр-
ные взаимодействия.

Дефектное питание нередко приво-
дит к повышению устойчивости, особенно
к вирусным заболеваниям. Так, добавле-
ние линолевой кислоты к рациону малых
сусликов повышает их устойчивость к
чумной инфекции. По отношению к боль-
шим песчанкам аналогичное действие
оказывает обогащение корма олеино-
вой кислотой.

Особый интерес представляет ди-
намика конституционального иммунитета
в связи с возрастными изменениями мо-
лекулярной конституции организма. Из-
вестны, например, изменения восприим-
чивости к вирусным инфекциям куриных
эмбрионов на различных стадиях их раз-
вития. Новорожденные мышата и кроль-
чата по сравнению со взрослыми живот-
ными более устойчивы к столбнячному
токсину, отличаясь в этом отношении от
морских свинок. По данным нашей лабо-
ратории, коллаген пожилых людей, в

отличие от того же белка у юношей,
почти не поддается действию микробной
коллагеназы. Приведенные здесь примеры
могут быть умножены.

•

Эволюционные преобразования мо-
лекулярной конституции, обусловленные
микробным паразитизмом и конституцио-
нальным антиинфекционным иммунитетом,
исследованы еще далеко не в полной ме-
ре. В самой начальной стадии находится
и разработка прикладных аспектов уче-
ния о конституциональном иммунитете.
Имеющиеся данные обрисовывают лишь
общие контуры картины, однако они уже
достаточны для того, чтобы утверждать,
что последующие открытия в данной об-
ласти будут иметь важное значение для
развития основных разделов молекуляр-
ной биологии, причем не только молеку-
лярной эволюции, но также молекуляр-
ной анатомии, молекулярной экологии,
молекулярной физиологии и патологии
в их теоретических и прикладных аспектах.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Вавилов Н. И. ИММУНИТЕТ РАСТЕНИЙ К ИН-
ФЕКЦИОННЫМ ЗАБОЛЕВАНИЯМ. Избр. тру-
ды. Т. IV. М.--Л., 1964.

Жданов В. М. ЭВОЛЮЦИЯ ЗАРАЗНЫХ БОЛЕЗ-
НЕЙ ЧЕЛОВЕКА. М, 1964.

Зильбер Л. А. ОСНОВЫ ИММУНОЛОГИИ. М.,
1958.

Мариковский П. И. НАСЕКОМЫЕ ЗАЩИЩАЮТ-
СЯ. М., 1977.

Хатт Ф. Б. НАСЛЕДСТВЕННАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ
ДОМАШНИХ ЖИВОТНЫХ К ЗАБОЛЕВАНИЯМ.
М., 1963.

Эфроимсон В. П. ИММУНОГЕНЕТИКА. М.,
1971.
Физика плазмы и астрономия

И. С. Шкловский

Иосиф Самуилович Шкловский, член-корреспондент АН СССР,
профессор Московского государственного университета
им. М. В. Ломоносова, заведующий отделом радиоастрономии
Государственного астрономического института им. П. К. Штерн-
берга и отделом астрофизики Института космических исследова-
ний АН СССР Автор работ по теории солнечной короны, спект-
ральной радиоастрономии, квазарам, остаткам взрывов сверхно-
вых, радиогалактикам, ядрам Сейфертовских галактик, пульсарам.
Член Королевского астрономического общества (Англия), На-
циональной академии наук США и Американской академии искусств
и наук. Лауреат Ленинской премии.

Как известно, мольеровский герой
даже не подозревал, что всю жизнь гово-
рил прозой. Совершенно такая же ситуация
сложилась и в астрономии. Теперь мы зна-
ем, что приблизительно 99,7% вещества в
нашей Галактике находится в плазменном
состоянии (звезды, ионизованные газовые
туманности, межзвездный газ). Отличается
от плазмы только вещество, из которого
состоят нейтронные звезды — пульсары,
межзвездная пыль, планеты, ядра комет.
Имеются все основания считать, что и во
Вселенной подавляющая часть вещества на-
ходится в форме водородно-гелиевой
плазмы с небольшими «загрязнениями» в
виде тяжелых элементов (мы имеем в виду
прежде всего вещество звездных недр).

Несмотря на это, вплоть до 40-х го-
дов нашего века астрономам было неиз-
вестно понятие «плазма», они прекрасно
обходились без специфических представ-
лений плазменной физики. А. Эддингтон,
например, развил важнейшую для всей
системы астрономии теорию внутреннего
строения звезд (т. е. плазменных тел),
нигде не пользуясь методами плазменной
физики. Как оказалось, вполне достаточно
считать звезды газовыми шарами с неко-
торым средним молекулярным весом Ц ,
находящимся в равновесии под действием
сил гравитации и градиента газового дав-

ления. Привлекая к решению этой задачи
законы термодинамики и теории излуче-
ния, Эддингтон построил весьма совершен-
ную теорию, выдержавшую испытание
временем. Пожалуй, единственным (и то
неявным) элементом плазменной физики
в теории внутреннего строения звезд яв-
ляется представление о среднем молеку-
лярном весе ц, близком к 0,5, что означа-
ет признание эмпирического факта невоз-
можности в смеси протонов (М=1) и элект-
ронов (р = 0) разделить заряды разных зна-
ков. Но, конечно, формальное введение
Ц^0,5 еще не означало вторжения плаз-
менной физики в астрономию

Другая классическая область астро-
номии, где плазменные тела изучались без
методов плазменной физики,— это иони-
зированные газовые туманности и меж-
звездная среда. Для того чтобы в согласии
с результатами многочисленных наблюде-
ний качественно и полуколичественно
описать эти объекты, было вполне доста-
точно использовать теорию излучения и
знать эффективные сечения ионизации, ре-
комбинации и неупругих столкновений
электронов с атомами и ионами.

Почему же применение представле-
ний плазменной физики для упомянутых
выше важнейших видов космической плаз-
мы оказалось просто ненужным? Я пола-
Фотография протуберанца — явления, обуслов-
ленного динамическими процессами в намагни-
ченной плазме солнечной атмосферы. Снимок
получен на Крымской астрофизической обсерва-
тории АН СССР.

гаю, что причина заключается в статично-
сти (или квазистатичности) задач, решав-
шихся довоенной теоретической астрофи-
зикой. Кроме того, не рассматривалось
влияние на плазму космических магнитных
полей. Если в задаче о строении звезд
роль магнитных полей, как правило, прене-
брежимо мала, то ситуация для межзвезд-
ной среды совершенно другая. Там плот-
ность энергии межзвездного магнитного

поля lg— — 10-12 эрг/см3] того же по-

рядка, что и плотность других видов энер-
гии, например кинетической энергии иони-
зированных облаков межзвездного газа.
Поэтому движение последних должно
контролироваться магнитным полем.

Именно применительно к межзвезд-
ной среде впервые возникла концепция
«приклеенности» магнитных силовых линий
к ионизованному газу (эта концепция была
разработана X. Альвеном в 1940 г.). Она
оказалась на редкость плодотворной для
астрофизики (в частности, солнечной).
Тесно связанная с этим представлением не-
устойчивость типа Рэлея — Тэйлора, по-
видимому, является необходимым атрибу-
том возникновения в межзвездной среде
таких важнейших образований, как массив-
ные (до ~ 105 солнечных масс), плотные
(пн ~К)5 см-3), холодные (Т^20 К) мо-
лекулярные газо-пылевые комплексы, из
которых перманентно образуются звез-
ды. Таким образом, представления плаз-
менной физики оказались весьма плодо-
творными для звездной (а следовательно,
и планетной) космогонии — этой классиче-
ской проблемы естествознания. Но это
стало возможным только тогда, когда в
послевоенные десятилетия постепенно из-
менился взгляд на межзвездную среду.
Если раньше астрономы изучали только
один аспект этой среды — процессы иони-
зации, возбуждения, излучения, то в по-
следние десятилетия их внимание все боль-
ше концентрировалось на газо-динамиче-
ском аспекте проблемы. Стало ясно, что
межзвездная среда представляет собой
сжимаемый, намагниченный континуум с
огромным разнообразием физических
свойств. При изучении макроскопического
движения такого континуума уже нельзя
было пройти мимо его плазменной приро-
ды, проявляющейся в таких явлениях, как
«приклеенность» магнитных силовых ли-
ний к веществу, разного рода неустойчи-
вости, волны Альвена и пр.

Бурное развитие радиоастрономии в
послевоенное время сделало вторжение
представлений и методов плазменной фи-
зики в астрономию неизбежным. Прежде
всего, невозможно было интерпретировать
результаты радиоастрономических наблю-
дений без привлечения хорошо разрабо-
танной (применительно к земной ионо-
сфере) теории распространения радиоволн
в плазме. В качестве примера приведем
важнейший наблюдательный факт, кото-
рый был установлен сразу же после откры-
тия пульсаров: импульсы радиоизлучения
пульсаров на более низких частотах всегда
запаздывают по отношению к более высо-
кочастотным импульсам. Это сразу же было
объяснено дисперсией радиосигналов при
их распространении в плазме межзвездной
среды. Так впервые появилась возможность
оценить расстояния до пульсаров. С другой
стороны, характерное рассеяние радиоволн
на плазменных неоднородностях примени-
тельно к распространению импульсов ра-
диоизлучения пульсаров через межзвезд-
ную среду открывает совершенно неожи-
данные возможности для изучения самих
пульсаров. Укажем, например, что этим
методом впервые были определены про-
странственные скорости пульсаров, ока-
завшиеся неожиданно большими, порядка
сотен километров в секунду. Недавно эти
результаты были подтверждены прямыми
измерениями собственных движений неко-
торых наиболее близких к нам пульсаров.

Специфические закономерности рас-
пространения радиоволн в намагниченной
плазме особенно ярко проявляют себя в
случае радиоизлучения Солнца. Из-за
сравнительно высоких значений плотности
плазмы хромосферы и короны частоты
солнечного радиоизлучения бывают до-
вольно близки к критическим плазменным
частотам. Как известно, принципиальное
различие между обычным газом и плаз-
мой заключается в характере изменения со

времени малых флуктуаций плотности, не-
избежно возникающих в достаточно боль-
ших объемах. В то время как в нейтраль-
ном газе такие флуктуации рассасываются
по экспоненциальному закону, в плазме
возникают характерные колебания избы-
точной плотности с частотой, зависящей
только от значения плотности

(vL = 1/л5^10«.Пу> Гц).

' У лше	ь '

В этом смысле можно утверждать,
что обычный нейтральный газ обладает
релаксационными свойствами, в то время
как плазма — вибрационными. Причина
вибрационных колебаний — в коллектив-
ном характере взаимодействия заряжен-
ных частиц в плазме, который обусловлен
медленным убыванием кулоновских сил с
расстоянием и невозможностью простран-
ственно разделить заряды обоих знаков.
В плазме солнечной короны из-за близо-
сти частот метрового диапазона к VL
траектории радиолучей сильно искривля-
ются, что существенно отражается на ха-
рактере распределения радиояркости по
диску Солнца (в «спокойных» условиях).

Значительно более важный аспект
солнечной радиоастрономии — опреде-
ляющее значение вибрационных свойств
плазмы для всей проблемы нетеплового
(спорадического) радиоизлучения актив-
ных областей нашего светила. Известно, что
это излучение, особенно на метровых вол-
нах, достигает огромной мощности (иногда
в миллионы раз превосходящей мощность
радиоизлучения «спокойного» Солнца в
том же диапазоне) и всегда связано с тем
или иным проявлением солнечной актив-
ности. Оказалось, что все типы спорадиче-
ского радиоизлучения Солнца обусловле-
ны плазменными колебаниями, возбуждае-
мыми определенными внешними агентами,
которые порождаются активными областя-
ми. Например, так называемые «всплески
третьего типа» с очень быстрым измене-
нием частоты со временем (дрейфом ча-
стоты) возбуждаются потоками быстрых
(но не релятивистских) электронов, тогда
как всплески второго типа с медленным
дрейфом частоты (иногда достигающие
огромной мощности на метровых вол-
нах) возбуждаются бесстолкновительными
ударными волнами, возникающими во
время больших солнечных вспышек.

Само образование и развитие актив-
ного процесса (например, вспышек) на
Солнце есть прежде всего феномен плаз-
менной физики. До сих пор не существует
общепризнанной теории солнечных вспы-
Фотография выброса в центральной части галак-
тики NGC 4486 (негатив); получена на обсерва-
тории Сьерра-То лоло.

шек, и конкурировать между собой могут
только гипотезы, основывающиеся на тех
или иных аспектах плазменной физики
(уничтожение, или аннигиляция, связанных
с движущейся плазмой магнитных полей,
ударные волны и пр.). Обращает на себя
внимание грандиозность явления солнеч-
ной вспышки. В области вспышки (на гра-
нице короны и хромосферы, где концент-
рация частица 1010 см ”3) основная часть
плазмы нагревается до 108 К, в то время

как примерно 10”3 всех заряженных частиц
ускоряется до релятивистских энергий.
Последнее обстоятельство, весьма харак-
терное для динамических процессов в
плазме, имеет, как мы увидим дальше,
фундаментальное значение для всей аст-
рономии.

В послевоенное время, когда астро-
номия стала всеволновой (что связано с
быстрым, даже «взрывным» развитием,
радио-, рентгеновской и инфракрасной
астрономии), во Вселенной обнаружено ог-
ромное количество нестационарных про-
цессов, наблюдаемых на разных уровнях
(ранние стадии развития Вселенной, ква-
зары, ядра галактик, взрывающиеся и во-
обще нестационарные звезды, в частно-
сти, рентгеновские звезды и пр.). Сама
картина Вселенной подверглась качест-
венному изменению. Если раньше астроно-
мы представляли ее статической или ква-
зистатической (что в ряде случаев допусти-
мо), то теперь центр тяжести астрономи-
ческих исследований сместился в сторону
изучения нестационарных процессов.
И оказалось, что эти процессы (в отличие от
статических) можно понять, только если
исходить из представлений плазменной фи-
зики. В свою очередь, плазменная физика
получила в распоряжение грандиозную
природную лабораторию, о которой в
земных условиях не приходилось даже
мечтать. Напомним, что в первой половине
XX в. астрофизика оказала огромное влия-
ние на развитие оптики и спектроскопии.
В частности, в космических условиях были
обнаружены «запрещенные» спектраль-
ные линии, регистрация которых в лабора-
торных условиях просто немыслима. Мож-
но надеяться, что нечто сходное должно
произойти (если не происходит уже сей-
час) и с плазменной физикой. Следует, од-
нако, заметить, что пока такого органиче-
ского слияния плазменной физики и аст-
рономии, как спектроскопии с астрофизи-
кой, еще не произошло. Хотя нет недо-
статка в наблюдениях явно выраженных
космических плазменных феноменов, по-
ка отсутствуют адэкватные теории, осно-
вывающиеся на представлениях плазмен-
ной физики. Вместо этого астрономам при-
ходится ограничиваться более или менее
кустарными построениями, хотя и это дале-
ко не простое дело. Суть проблемы не
только в недостаточной коопераций астро-
номов и специалистов-физиков, но и в
больших теоретических' «лакунах» совре-
менной плазменной физики. Поэтому в
настоящее время астрономы должны ори-
ентировать «плазменщиков» на конкрет-
ные, важные астрономические проблемы,
а физики — уделять должное внимание
решению этих проблем и понять их важ-
ность для плазменной физики. Не пре-
тендуя на составление полного списка
проблем, ожидающих своего решения, мы
здесь обсудим только некоторые из них,
имеющие фундаментальное значение как
для астрономии, так и для плазменной
физики.

Первая такая проблема — построе-
ние количественной теории генерации за-
ряженных частиц сверхвысоких энергий
при разнообразных процессах, связанных
с движениями намагниченной плазмы.
Современная астрофизика дает огромное
количество примеров такой генерации на
самых различных уровнях. Решение этой

проблемы, в частности, позволило бы
поднять на новую ступень наше понимание
природы космических лучей1.

Уже давно стало ясно, что космиче-
ские лучи представляют собой не какой-то
экзотический феномен, а существенную и,
в какой то мере, равноправную компонен-
ту материи во Вселенной. Например, плот-
ность энергии космических лучей, локали-
зованных в Галактике, практически равна
плотности кинетической и магнитной энер-
гии межзвездной среды. Эмпирически мы
знаем, что космические лучи инжекти-
руются в межзвездную среду в основном
при вспышках сверхновых звезд2. Следо-
вательно, генерация релятивистских частиц
осуществляется в движущихся с большой
скоростью оболочках сверхновых. Альтер-
нативным было бы предположение, что
релятивистские частицы каким-то образом
возникают сразу же после взрыва звезды
и, будучи «заперты» в расширяющуюся
оболочку сверхновой, в конце концов,
после рассеяния этой оболочки, поступают
в межзвездную среду. Однако по ряду
причин (например, из-за адиабатического
охлаждения запертого в расширяющейся
оболочке релятивистского газа) эта воз-
можность не реализуется. Следовательно,
генерация релятивистских частиц имеет
место на довольно позднем этапе расши-
рения (скажем, спустя примерно 100 лет
после взрыва), когда в окружающей меж-
звездной среде уже сформируется силь-
ная ударная волна.

Была выдвинута вполне разумная
гипотеза, что такая генерация должна
иметь место на границе между оболочкой
и возмущенной межзвездной плазмой за
фронтом ударной волны. Как показывают
расчеты, на этой границе из-за развития
разного рода неустойчивостей возникает
конвективная зона, причем энергия пуль-
саций достигает ~ 1 % от первоначальной
кинетической энергии оболочки. Однако
как происходит в этой области генерация
релятивистских частиц и одновременно
рост на 1—2 порядка величины межзвезд-
ного магнитного поля,— совершенно неиз-

1 Гинзбург В. Л,, Дорман И, В.
Природа и происхождение космических
лучей: история и современность.— «При-
рода», 1978, № 4,

2 Другим инжектором космических лучей
должны быть быстро вращающиеся сильно
намагниченные нейтронные звезды — пуль-
сары. Относительная роль обоих типов
инжекторов пока не ясна.
вестно. Пока эта проблема не получит на-
дежного решения, нельзя, конечно, гово-
рить о какой-то серьезной теории, объяс-
няющей происхождение космических лу-
чей. Такая теория, в частности, должна
объяснить почти универсальный степенной
энергетический спектр релятивистских
частиц. Все эти вопросы, стоящие перед
астрофизикой вот уже четверть века, пока
еще весьма далеки от решения, хотя наб-
людательный материал огромен и продол-
жает расти.

С аналогичной ситуацией мы сталки-
ваемся в несравненно большем масштабе
при изучении квазаров и активных ядер
галактик (по-видимому, между этими
объектами нет принципиальной разницы).
Здесь наблюдаются резко нестационарные
процессы, связанные с огромным выделе-
нием энергии (до 1061 эрг и даже больше,
что в сотни раз превышает, например, гра-
витационную энергию связи звезд в нашей
Галактике), существенная часть которой
превращается в энергию релятивистских
частиц. Замечательно, что эти процессы
грандиозной мощности происходят в ма-
лых объемах, линейные размеры которых
не превышают нескольких сотых парсека!
Наблюдательная астрономия пока еще не
располагает достаточно большим количе-
ством фактов, которые бы позволили раз-
личить детали этих процессов. Дело в том,
что угловые размеры активных областей
ничтожно малы, они не превышают 10~4
секунды дуги, что находится далеко за пре-
делами разрешающей способности опти-
ческих телескопов и даже радиоинтерфе-
рометров. Все же имеются серьезные ос-
нования считать, что первопричина рекур-
рентной (повторяющейся) активности га-
лактических ядер и квазаров в конечном
итоге заключается в развитии некоторого
типа неустойчивости в намагниченной плаз-
ме, находящейся в поле тяжести в состоя-
нии быстрого вращения. Возможно, в цент-
ре ядер расположены черные дыры ги-
гантской массы ~108 — 1010 солнечных
масс. Никакой, однако, серьезной конкре-
тизации эти идеи пока не получили, хотя
речь идет о явлении, имеющем фундамен-
тальное значение для астрономии.

Отсутствие достаточного количества
наблюдательных данных реально затруд-
няет, а скорее всего отдаляет решение
важнейшей проблемы — первопричины ак-
тивности галактических ядер, поэтому
вопрос о механизме генерации реляти-
вистских частиц в квазарах и радиогалак-
тиках должен быть решен уже сейчас. Ибо,

по нашему мнению, накопилось достаточ-
но наблюдательных данных для количест-
венного анализа. Здесь особенно полезны
наблюдения ближайших к нам радиогалак-
тик NGC 4486 (Дева А) и NGC 5128 (Центавр
А). Особенно важны оптические, радио- и
рентгеновские наблюдения Девы А. У этой
гигантской сфероидальной галактики с
массой, в десятки раз превышающей мас-
су нашей звездной системы, уже полвека
известно замечательное образование, на-
зываемое выбросом. Выброс представляет
собой вытекающую из ядра галактики
длинную (>>2000 пс) узкую струю, в кото-
рой находятся очень яркие маленькие
(диаметр меньше 30 пс, а скорее всего
1 пс) конденсации. Свыше 20 лет назад на-
ми было показано, что механизм оптиче-
ского излучения этих конденсаций —
синхротронный (так же, как и так называе-
мой аморфной части Крабовидной туман-
ности). Вскоре была обнаружена сильней-
шая линейная поляризация таких конден-
саций— следствие синхротронной приро-
ды их излучения.

Этот удивительный феномен поставил
перед астрономами ряд острых проблем,
которые еще очень далеки от решения.
Тем не менее один важнейший результат
был получен с большой надежностью:
нельзя представить, чтобы релятивистские
электроны, ответственные за наблюдаемое
синхротронное излучение выброса Де-
вы А, каким-то образом возникли в ядре
и «транспортировались» оттуда на наблю-
даемое расстояние. С достоверностью
можно утверждать, что время жизни ре-
лятивистских электронов в выбросе на
несколько порядков меньше времени, не-
обходимого для такой транспортировки.
Отсюда следует вывод, что генерация
релятивистских частиц в области узлов
выброса происходит перманентно, на
всем пути этих образований, которые,
как можно показать, движутся с полуре-
лятивистской скоростью.

Что же собой представляют эти за-
гадочные узлы? Если это не компактные
гравитационно связанные образования
(что заведомо не так), то почему они не
«расползаются» по дороге? На последний
вопрос мы уже сейчас можем дать ответ:
узлы не расползаются из-за динамическо-
го давления окружающей плазмы, которая
их обтекает. Качественно явление выглядит
так, как если бы время от времени (при-
мерно один раз в несколько тысяч лет)
из ядра со скоростью 0,6—0,8 с выбрасы-
вались сгустки намагниченной плазмы мас-
сой, близкой к одной массе Солнца; при-
чем эти сгустки всегда выбрасывались в
некотором фиксированном направлении,
которое естественно отождествить с осью
вращения ядра. После того как узлы рас-
ширятся до размеров 1—3 пс, они стабили-
зируются динамическим давлением окру-
жающей плазмы. При обтекании плазмой
намагниченных сгустков происходит весьма
интенсивный процесс генерации реляти-
вистских частиц. Эффективность такого
процесса исключительно велика: сущест-
венная, если не большая часть первона-
чальной кинетической энергии выброшен-
ных из ядра галактики сгустков превраща-
ется в энергию сравнительно небольшого
количества релятивистских частиц.

Каков же механизм такой трансфор-
мации энергии? Надо прямо сказать, чтс
пока нет теории этого первостепенной
важности явления. Существуют только бо-
лее или менее правдоподобные идеи,
между которыми нельзя пока даже сделать
выбора. Между тем есть все основания по-
лагать, что механизм генерации реляти-
вистских частиц, действующий в галакти-
ке NGC 4486 (наблюдающейся со сравни-
тельно «близкого» расстояния), имеет уни-
версальный характер. Например, в ярчай-
шей, весьма удаленной от нас радиогалак-
тике Лебедь А также обнаружена генера-
ция релятивистских частиц на огромном
расстоянии от центра активности — ядра
этой галактики. Скорее всего во всех слу-
чаях наблюдается универсальный процесс
превращения кинетической энергии дви-
жущихся с большими скоростями намаг-
ниченных плазменных сгустков в энергию
релятивистских частиц. Тем более важно
получить, наконец, однозначное решение
этой важнейшей для современного естест-
вознания проблемы. Мы подчеркиваем
необходимость получить именно одно-
значное решение, так как опасаемся се-
рьезных затруднений при построении пра-
вильной теории на основе выбора между
несколькими конкурирующими гипотеза-
ми. Интересно было бы также узнать, тож-
дественны ли механизмы ускорения, дей-
ствующие в расширяющихся оболочках
сверхновых и в радиогалактиках (и кваза-
рах)? Проявляет ли себя такой механизм в
активных областях Солнца? Все эти вопросы
пока остаются без ответа.

Другим важным кругом астрономи-
ческих проблем, заведомо связанным с
плазменной физикой, является обобщен-
ная проблема магнитосфер различных
космических тел. Хорошо известны те
большие успехи, которые были достигну-
ты в области плазменной физики при ис-

следовании магнитосферы Земли и ее
взаимодействия с солнечным ветром.
Важные результаты получены при изуче-
нии магнитосферы Юпитера и Меркурия.
Решающую роль здесь сыграли выдаю-
щиеся достижения космической техники
исследований, в которых широко приме-
нялись прямые методы измерений. Парал-
лельно шло развитие рентгеновской астро-
номии, приведшее к открытию рентгенов-
ских пульсаров в двойных звездных систе-
мах. При интерпретации наблюдательных
данных оказалось необходимым развить
теорию магнитосферы нейтронной звезды,
взаимодействующей с обтекающим и про-
никающим в нее потоком довольно плот-
ной плазмы, который исходил от второго,
«нормального» компонента. В отличие от
магнитосфер планет, в рассматриваемом
случае существенное значение имеет сила
тяжести. При всех успехах теории рентге-
новских источников остается еще очень
много задач, ждущих своего решения. Сю-
да относятся, например, вопросы устойчи-
вости тонких (диаметром в десятки мет-
ров) плазменных струй, падающих на по-
верхность нейтронной звезды в облает^
ее магнитных полюсов, проблема «высы-
пания» плазмы в магнитосферу нейтронной
звезды (тесно связанная с проблемой не-
давно открытых импульсных рентгенов-
ских источников) и пр. Здесь можно встре-
тить много неожиданного, что должно сти-
мулировать дальнейшие теоретические ис-
следования.

Вообще, рентгеновская астрономия
теснейшим образом связана с плазменной
физикой. Это и понятно — излучающим
объектом, как правило, является весьма го-
рячая (Т~ 107 — 108 К) плазма, находя-
щаяся в нестационарном состоянии. Пояс-
ним это на конкретном примере. Остатки
вспышек сверхновых представляют собой
распространяющиеся в межзвездной сре-
де сильные ударные волны. За фронтом
таких волн плазма нагрета до весьма вы-
сокой температуры и представляет собой
источник рентгеновского излучения. Од-
нако в случае «молодых», т. е. почти не за-
тормозившихся межзвездной средой ос-
татков (например, Кассиопея А, возраст
которой 300 лет) плазма за фронтом удар-
ной волны резко неизотермична. Темпера-
тура ионов там~109К, в то же время из-за
слабого теплового контакта и сравнитель-
но малого времени существования туман-
ности температура электронов (как это
следует из спектра рентгеновского излу-
чения) порядка нескольких десятков мил-
лионов градусов. Пока, однако, отсутствует
строгое количественное рассмотрение этой
интересной задачи, основывающееся на по-
ложениях плазменной физики.

Физика радиопульсаров (вернее, их
магнитосфер) открывает широкие возмож-
ности для применения методов плазмен-
ной физики. Сюда относятся тонкие вопро-
сы взаимодействия плазмы магнитосферы
радиопульсаров со сверхдлинноволновым
магнитно-дипольным излучением, распро-
странение радиоволн в сверхсильных маг-
нитных полях, особенности ускорения за-
ряженных частиц и другие проблемы, еще
ждущие своего решения. Особый круг
проблем возникает при изучении знамени-
того пульсара NPO 532, генетически связан-
ного с Крабовидной туманностью. Этот во
многих отношениях уникальный объект
излучает во всем диапазоне электромагнит-
ных волн, от декаметровых до сверхжест-
ких. гамма, причем вряд ли механизм из-
лучения универсален для всех частот.

Мы перечислили только малое коли-
чество проблем современной астрономии,
которые связаны с физикой плазмы. Еще
раз подчеркнем, однако, что важнейшая
из них — выяснение во всех деталях меха-
низма генерации релятивистских частиц
при взаимодействии быстро движущихся
сгустков намагниченной плазмы и окру-
жающей более разреженной, также иони-
зованной среды. Решение этой фундамен-
тальной проблемы даст ключ к пониманию
основных нестационарных процессов в Га-
лактике и Метагалактике.

Нужно помнить, что специфика раз-
нообразных космических плазм заключа-
ется в отсутствии стенок, которые зачастую
так сильно искажают лабораторные плаз-
менные эксперименты. Однако плазменная
физика уже накопила достаточно большой
опыт работ с «бесстеночными» плазмами
в случае магнитосфер Земли и планет,
взаимодействующих с солнечным ветром.
Этот опыт будет весьма полезен при иссле-
довании плазм, находящихся в «дальнем
космосе». В заключение мы хотели бы
выразить надежду, что, возможно, неко-
торые космические плазменные феноме-
ны удастся промоделировать в лаборатор-
ных условиях. Особенно важно было бы
промоделировать космические генераторы
заряженных частиц — движущиеся через
разреженную ионизованную среду сгустки
намагниченной плазмы. Кто знает, возмож-
но, это будет небесполезно и для конструк-
торов земных ускорителей, хотя огромное
различие масштабов явлений в космосе и
лаборатории может привести к качествен-
ным различиям.

Новые названия кра-
теров Меркурия

Геологическая съемка
США завершила издание кар-
ты западного полушария Мер-
курия (масштаб 1 :5 ООО 000).
Эта карта составлена по дан-
ным фототелевизионных пере-
дач с автоматической станции
«Маринер-10» и состоит из
девяти листов. В ней содер-
жатся названия, присвоенные
деталям рельефа Меркурия
рабочей группой Междуна-
родного астрономического
союза (МАС) по номенклату-
ре планет Солнечной системы.

Кратерам даны имена
выдающихся деятелей миро-
вой культуры. 135 названий
было присвоено в 1976 г.
на XVI Генеральной ассамблее
МАСа1. Еще 68 наименований
утверждено в 1977 г., среди
них 1 1 кратеров названы име-
нами наших соотечественни-
ков — писателей, поэтов, ком-
позиторов и художников: Дер-
жавин (44° с. ш., 35° з. д.,
диаметр кратера 145 км), До-
стоевский (44° ю. ш., 177° з. д.,
390 км), Мусоргский (33° с. ш.,
96° з. д., 115 км), Низами (71°
с. ш., 165° з. д., 70 км), Рудаки
(3° ю. ш., 51° з. д., 120 км),
Саят-Нова (27° ю. ш., 122° з. д.,
125 км), Стравинский (50° с. ш.,
73° з. д., 170 км), Суриков
(37° ю. ш., 125° з. д., 105 км),
Тургенев (66° с. ш., 135° з. д.,
110 км), Шолом-Алейхем
(51° с. ш, 86° з. д., 190 км),
Яковлев (40° с. ш., 163° з. д.,
100 км).

Таким образом, завершен
первый этап работы по наиме-
нованию деталей рельефа
Меркурия. В дальнейшем ра-
бочая группа планирует при-
сваивать по мере необходи-
мости названия более мелким
кратерам, а также создать
запас названий для деталей
рельефа восточного полуша-
рия планеты, которое пока
еще не сфотографировано.

Г. А. Бурба

Москва

«Природа», 1977, № 3,
с. 132.

2 Природа № 5
10 лет Международной научной лаборатории
во Вроцлаве

Ю. А. Башкиров

Юрии Александрович Башкиров, кандидат технических наук, за-
ведует лабораторией сверхпроводящих магнитных систем Научно-
производственного объединения «Энергия». Более 10 лет работал
в Физическом институте им. П. Н. Лебедева АН СССР, зани-
мался исследованием сверхпроводящих л^атериалов.

Десять лет назад, в мае 1968 г., пред-
ставители академий наук Болгарии, ГДР,
Польши и СССР подписали Соглашение об
учреждении во Вроцлаве Международной
лаборатории сильных магнитных полей и
низких температур. Это был второй — после
Объединенного института ядерных иссле-
дований в Дубне — международный науч-
ный центр социалистических стран.

НАУЧНАЯ ИНТЕГРАЦИЯ — ПУТЬ
К РЕШЕНИЮ АКТУАЛЬНЫХ
ПРОБЛЕМ

В наши дни мало кто задает вопрос,
зачем нужны сложнейшие, громоздкие и
дорогостоящие исследования по физике
атомного ядра и элементарных частиц, кос-
мические исследования и т. п. Уже не тре-
буется специально доказывать, что сегод-
няшние исследования фундаментальных
закономерностей окружающего нас ми-
ра— это новая техника завтрашнего дня,
новые источники энергии, новые материа-
лы. Изучение этих закономерностей —
сложная область научной деятельности,
требующая огромных усилий, материаль-
ных и технических средств и самое глав-
ное — большого числа высококвалифици-
рованных научных кадров.

Не всегда отчетливо видно, когда,
на каком этапе фундаментальные исследо-

вания дадут практический эффект, сколько
труда и сил для этого потребуется, но их
результаты всегда с лихвой окупают са-
мые большие затраты и даже временные
потери.

Объединенный институт в Дубне был
первым примером научной интеграции
стран социализма в области фундаменталь-
ных исследований.

«Развитию фундаментальных исследо-
ваний и сотрудничеству стран-членов СЭВ
в этой области придается огромное значе-
ние,— отмечает бессменный директор
Международной лаборатории во Вроцла-
ве профессор В. Тшебятовский,— ибо оно
является одной из движущих сил строи-
тельства социализма и коммунизма в наших
странах. Это сотрудничество основано на
единстве идеологических, политических и
социально-экономических целей. Социа-
листические страны в настоящее время рас-
полагают огромным научно-техническим
потенциалом, укрепляющим престиж науки
и ученых наших стран на международной
арене»1.

'Тшебятовскии В. Участие Поль-
ской академии наук в сотрудичестве стран-
членов СЭВ при разработке фундамен-
тальных научных исследований.— «Эконо-
мическое сотрудничество стран-членов
СЭВ», 1977, № 1.
Подобная интеграция необходима и
с чисто практической точки зрения, так как
возрастающая сложность научных исследо-
ваний требует все более крупных экспери-
ментальных установок, огромных ассигно-
ваний, которые в ряде случаев непосильны
даже для больших развитых государств.
В ряде областей науки на значительный
успех можно рассчитывать только при ус-
ловии объединения усилий большого числа
ведущих научных учреждений разных
стран.

Почему же ученые стран социализма
вслед за созданием Объединенного инсти-
тута ядерных исследований решили скон-
центрировать свои усилия на изучении
свойств твердых тел в сильных магнитных
полях и при низких температурах? Уже са-
мое начало второй половины нашего века
ознаменовалось подлинным триумфом фи-
зики твердого тела, выразившимся в появ-
лении полупроводникового транзистора,
а затем и твердотельной микроэлектрони-
ки. Микро- и оптоэлектроника, чувстви-
тельные приборы и устройства, основан-
ные на явлении сверхпроводимости, новые
материалы с неведомыми ранее уникаль-
ными свойствами — все эти успехи послед-
них десятилетий стали возможны благода-
ря достижениям в физике твердого тела.

Хорошо известно, что для лучшего
понимания свойств веществ необходимо
изучать их в предельных, экстремальных
условиях, когда наиболее четко выявляют-
ся некоторые закономерности, обычно за-
маскированные совместным действием
многих факторов. Одним из таких «маски-
рующих» факторов является температура.
Тепловые колебания решетки не позволяют
проявиться в твердом теле некоторым тон-
ким электронным процессам, дающим
ключ к пониманию природы конденсиро-
ванного состсяния и к управлению свой-
ствами твердых тел. Наиболее ярким при-
мером может служить явление сверхпро-
водимости, наблюдаемое пока лишь вблизи
абсолютного нуля и разрушающееся выше
некоторой температуры Тк, носящей на-
звание критической2.

Поскольку магнитное поле позволяет
воздействовать на все электронные процес-
сы, происходящие в твердом теле, прове-
дение исследований в сильных полях при
низких температурах дает возможность

2 Максимальной критической -емпературой
на сегодняшний день (около 23 К) обла-
дает интерметаллическое соединение
NЬ3 Ge.

наблюдать эти процессы в наиболее явной
форме. Таким образом, сочетание двух
экстремальных факторов — низких темпе-
ратур и сильных магнитных полей — соз-
дает особо благоприятные условия для
исследований в области физики твердого
тела.

Когда зародилась идея международ-
ной концентрации усилий в этом направле-
нии, ученые четырех социалистических
стран не случайно единодушно выбрали
Вроцлав. Работы вроцлавских физиков, вы-
полненные в Институте низких температур
и структурных исследований Польской ака-
демии наук, завоевали мировое признание.
В городе выросли талантливые научные
коллективы, как бы заново возродившие
польские традиции криогенных исследова-
ний, восходящие к XIX в., когда К. Оль-
шевский и 3. Врублевский заложили основы
физики низких температур (в 1883 г. в
Кракове они первыми в мире получили
жидкий кислород).

В Международной лаборатории во
Вроцлаве были созданы все необходимые
для комплексных исследований условия.
В настоящее время лаборатория распола-
гает тремя водоохлаждаемыми магнитны-
ми установками, создающими поля напря-
женностью 100, 150 и 190 кЭ. При этом ис-
следования могут проводиться вплоть до
температур лишь на несколько сотых до-
лей градуса выше абсолютного нуля. Но
прежде чем перейти к более подробному
рассказу о лаборатории, рассмотрим мето-
ды получения сильных магнитных полей.

ПОЛУЧЕНИЕ СИЛЬНЫХ МАГНИТНЫХ
ПОЛЕЙ

Впервые сильные магнитные поля
(сильными принято называть поля напря-
женностью порядка 100 кЭ и выше) были
получены импульсным методом в работах
П. Л. Капицы еще в 1925 г. Используя ки-
нетическую энергию, запасенную в роторе
генератора, который замыкался на спе-
циальную катушку, П. Л. Капица смог полу-
чить поля напряженностью свыше 300 кЭ
в импульсе длительностью около 0,01 с.
В результате последующего развития тех-
ники импульсных полей удалось увеличить
напряженность поля вплоть до 10 000 кЭ
в импульсах длительностью в несколько
микросекунд. И сегодня, когда требуется
провести измерения в полях напряжен-
ностью свыше 300 кЭ, приходится прибегать
к импульсным устройствам. Однако при
изучении некоторых явлений импульсные
поля непригодны, и для получения надеж-
Водоохлаждаемый соленоид с напряженностью
магнитного поля 200 кЭ.

ных данных необходимо проводить иссле-
дования в стационарных магнитных полях.

До начала 40-х годов единственным
способом достижения таких полей были
электромагниты с железными сердечни-
ками. С их помощью в объемах, ограничен-
ных несколькими кубическими сантимет-
рами, удавалось получать поля напряжен-
ностью до 70 кЭ, но какой ценой! При срав-
нительно небольшой потребляемой элект-
рической мощности эти магниты весили

десятки тонн, причем дальнейший рост
поля был затруднен чрезмерными разме-
рами таких устройств, поскольку увеличе-
ние поля требовало экспоненциального
роста размеров, и следовательно, веса и
стоимости магнита.

В 1939 г. Ф. Виттер опубликовал рабо-
ту, в которой описал конструкцию прин-
ципиально новой установки для создания
сильных магнитных полей. Это был медный
соленоид, хорошо охлаждаемый водой,
который позволял получать стационарные
магнитные поля напряженностью около
100 кЭ в объеме 25 см3. Такой путь оказал-
ся чрезвычайно плодотворным, и в после-
дующие десятилетия во всем мире были
построены десятки подобных магнитов (их
называют биттеровскими). В Советском
Союзе есть два научных центра, распола-
гающих такими водоохлаждаемыми мед-
ными магнитами,— это Институт атомной
энергии им. И. В. Курчатова и Физический
институт им. П. Н. Лебедева АН СССР.

Основная идея водоохлаждаемых
магнитов с высокой напряженностью маг-
нитного поля состоит в том, что сильное
магнитное поле генерируется за счет очень
высокой плотности тока в соленоиде, до-
стигающей почти 105 А/см2. Разумеется,
при такой плотности тока в соленоиде вы-
деляется колоссальная мощность, состав-
ляющая несколько мегаватт. Если эту мощ-
ность не отвести, то магнит буквально испа-
рится. Задача состоит в том, чтобы обеспе-
чить постоянный отвод тепла такой же
мощности, как и рассеиваемая в магните.
Оказывается, что при определенной кон-
струкции соленоида эта задача выполнима.
Как же устроен такой магнит?

Его основу составляют проводящие
диски, изготовляемые штампованием из
меди или более прочных ее сплавов с
цирконием или бериллием. В дисках име-
ются осевые или радиальные каналы, со-
ответствующие осевому или радиальному
вариантам охлаждения. Между проводя-
щими дисками расположены изолирующие
прокладки из пропитанной полиамидной
смолой стеклоткани или полиамидной
пленки. В случае осевого охлаждения диски
собирают так, чтобы отверстия охлаждения
образовывали сквозные прямые каналы.
Если охлаждение радиальное, то поток
воды в каналах охлаждения может быть
направлен как вовнутрь, так и наружу и
может быть комбинированным. При сбор-
ке магнита проводящие диски или блоки
собираются таким образом, чтобы после
стягивания они образовывали сплошную
проводящую спираль.
Медный диск водоохлаждаемого соленоида.
РасполояДение и размер отверстий, рассчитанные
с помощью ЭВМ, обеспечивают наиболее эф-
фективное охлаждение.

Для обеспечения хорошего теплоот-
вода требуется большой расход воды че-
рез каналы охлаждения, и с этой целью
воду прокачивают через магнит под боль-
шим давлением. Однако обычную воду ис-
пользовать нельзя, так как из-за присутст-
вия электрических полей материал соле-
ноида будет подвергаться электрокорро-
зии. Поэтому воду для охлаждения очи-
щают, пропуская ее через колонки с ион-
но-обменными смолами. Таким образом

поддерживается высокое удельное сопро-
тивление воды (порядка 106 Ом-см).

Итак, для питания магнитов нужна
мощность в тысячи киловатт, причем вся
она расходуется практически бесполез-
но — только на нагрев воды, поскольку
для поддержания магнитного поля ника-
кой дополнительной энергии не требуется.
Если бы удалось избавиться от электриче-
ского сопротивления обмотки, то в этом
случае можно было бы создавать магнит-
ное поле при минимальных затратах энер-
гии. Именно такая ситуация реализуется в
сверхпроводящих соленоидах, в которых
обмотка, находящаяся в сверхпроводящем
состоянии при температуре ниже Тк, может
пропускать электрический ток без сопро-
тивления, а значит, без рассеивания в ней
тепла. Идея такого использования сверх-
проводников возникла сразу же после от-
крытия в 1911 г. явления сверхпроводимо-
сти. Но реализовать ее удалось только
лишь через полвека, после того как были
поняты основные законы сверхпроводяще-
го состояния и были созданы новые, до тех
пор неизвестные сверхпроводящие мате-
риалы.

Дело в том, что очень скоро после
открытия сверхпроводимости обнаружи-
лось, что сверхпроводники не могут про-
пускать больших токов из-за разрушения
сверхпроводящего состояния проводника
магнитным полем, создаваемым самим
же током. Более 50 лет потребовалось фи-
зикам для того, чтобы теоретически обо-
сновать и разработать так называемые
«жесткие» сверхпроводники, которые ока-
зались способными пропускать постоянные
токи плотностью свыше 105 А/см2 в маг-
нитных полях напряженностью около
100 кЭ.

Так появилось новое поколение маг-
нитов— сверхпроводящие соленоиды. Ре-
кордсменом среди них является (сущест-
вующий, правда, в единственном экземп-
ляре) соленоид американской фирмы
«Интермагнетикс» с полем напряженно-
стью 175 кЭ в объеме диаметром 3 см.
Этот соленоид намотан лентой из сверхпро-
водящего интерметаллического соедине-
ния Nb3 Sn и имеет внутреннюю вставку
из ленты на основе соединения V3Ga3. Оба
эти вещества относятся к группе интерме-
таллидов структурного типа А15 (его еще
называют структурой типа Д- вольфрама).
Этот тип кристаллической структуры оказал-
ся наиболее благоприятным для сверхпро-
водимости, и все известные сверхпровод-
ники с Тк свыше 18 К относятся к соедине-
ниям именно этого структурного типа
(в том числе и упоминавшееся выше соеди-
нение Nb3Ge).

Означает ли появление сверхпрово-
дящих магнитов, практически вовсе не
потребляющих энергию и лишь нуждаю-
щихся в охлаждении жидким гелием, конец
эпохи медных водоохлаждаемых магни-
тов? Пока на этот вопрос следует ответить
отрицательно. Дело в том, что, например,
комбинация биттеровского магнита с внеш-
ним сверхпроводящим соленоидом поз-
воляет сочетать преимущества каждого из
этих двух типов магнитов и достичь напря-
женности стационарных полей 250 кЭ и
выше. В будущем можно ожидать появле-
ния проводников на основе сверхпроводя-
щих материалов, способных нести ток об-
щей плотностью до 103 —104 А/см2 в по-
лях напряженностью свыше 200 кЭ. Обна-

3 Подробнее об этом см.: Самый сильный
сверхпроводящий магнит.— «Природам,

1977, № 1, с. 119.

доживающие результаты уже получены в
ряде лабораторий, в том числе и в Между-
народной научной лаборатории во Вроц-
лаве. А сейчас, пока идут поиски и иссле-
дования новых материалов, диссипативные
магнитные системы (т. е. охлаждаемые со-
леноиды из нормального металла) явля-
ются незаменимым инструментом иссле-
дований в полях напряженностью свыше
150 кЭ. Они, в частности, позволяют прово-
дить поиски новых сверхпроводящих мате-
риалов.

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАБОТЫ
МЕЖДУНАРОДНОЙ ЛАБОРАТОРИИ

К моменту подписания Соглашения о
создании Международной лаборатории
сильных магнитных полей и низких темпе-
ратур во Вроцлаве уже работала лаборато-
рия сильных магнитных полей, в распоря-
жении которой был электромагнит мощ-
ностью 1,5 МВт с полем 45 кЭ, заканчива-
лось сооружение биттеровского соленоида
на 100 кЭ. Работал ожижитель гелия, были
необходимые мастерские. В виде первого
вклада с польской стороны Международ-
ная лаборатория получила здание вместе
с несколькими мотор-генераторами по-
стоянного тока общей мощностью 6,5 МВт,
коммутирующей аппаратурой и трансфор-
маторами.

Научная работа в Международной
лаборатории, в соответствии с Соглаше-
нием, проводится по следующим направле-
ниям:

разработка методов получения силь-
ных магнитных полей;

исследование сверхпроводников;
исследование магнитных материалов;
исследования электронных свойств
нормальных металлов и, в частности, ис-
следование их гальваномагнитных свойств;

разработка методов получения тем-
ператур ниже 1 К.

Основу экспериментальной базы ла-
боратории составляют водоохлаждаемые
соленоиды биттеровского типа. С целью их
усовершенствования проводится большая
конструкторская и исследовательская рабо-
та. Например, для достижения максималь-
ного поля при заданной мощности было
изучено влияние размера и распределения
охлаждающих отверстий в дисках на коэф-
фициент эффективности соленоида и най-
дено их оптимальное распределение.

Охлаждение магнитов осуществляет-
ся по двухконтурной схеме. В первом кон-
туре, охлаждающем непосредственно мед-
ную обмотку соленоида, под давлением
Машинный зал Международной научной лабо-
ратории.

16 атм циркулирует чистая деионизован-
ная вода с удельным сопротивлением не
менее 5-1 О6 Ом-см. Первый контур связан
через теплообменник со вторым, через
который пропускается вода из бассейна,
специально построенного для этой цели.
Объем бассейна составляет около 400 м3.

В ряде случаев, когда для проведе-
ния экспериментов не требуется большой
объем поля, возможно использование
концентраторов магнитного потока, кото-
рые позволяют существенно увеличить

напряженность поля. Например, в милли-
метровом зазоре концентраторов, изго-
товленных из пермендюра, напряженность
поля увеличивается на 34 кЭ. Это позволило
уже в настоящее время проводить исследо-
вания электронных свойств переходных ме-
таллов и изучать топологию их поверхности
Ферми в полях напряженностью выше
200 кЭ.

Ритмичная работа лаборатории в зна-
чительной мере зависит от надежности маг-
нитов. Аварии соленоида, помимо допол-
нительных затрат на его изготовление, со-
пряжены с опасностью повреждения пи-
тающих генераторов. Поэтому возникла
необходимость разраОотки методов за-
щиты. Опыт показал, что предаварийное
состояние возникает в результате пробоя
между одним-двумя дисками. Сотрудники
лаборатории создали устройство, которое
сигнализирует о начале пробоя между
дисками и отключает систему питания со-
леноида. Это усовершенствование снизило
опасность выхода из строя всего магнита и
уменьшило стоимость его ремонта. Если
учесть, что среднее время жизни соленои-
дов, полученное из опыта эксплуатации в
различных лабораториях мира, составляет
примерно 200 ч, то легко понять важность
создания системы защиты. Следует доба-
вить, что магниты во Вроцлаве работают не
от случая к случаю, как это бывает в неко-
торых лабораториях, а используются ежед-
невно в течение всего рабочего дня.

Помимо водоохлаждаемых магнит-
ных систем, лаборатория имеет и несколь-
ко сверхпроводящих соленоидов. Один
из них, изготовленный по заказу лаборато-
рии американской фирмой «Интермагне-
тикс», создает поле напряженностью до
150 кЭ, другой работает в режиме заморо-
женного потока и дает 60 кЭ. Этот соленоид
используется главным образом для преце-
зионных измерений теплоемкости, при ко-
торых к стабильности магнитного поля
предъявляются наиболее жесткие требо-
вания.

В качестве следующего шага в раз-
витии методов получения сильных полей
планируется создание гибридного магни-
та на 300 кЭ. Внешнюю секцию на 100 кЭ
предполагается изготовить из сверхпрово-
дящей ленты, а внутреннюю на 200 кЭ сде-
лать обычной водоохлаждаемой, но с при-
менением новых материалов с улучшенны-
ми изоляционными и механическими свой-
ствами.

При исследованиях в сильных полях
при низких температурах, помимо самих
магнитов, необходимо располагать также
целым комплексом сложного физического
оборудования и аппаратуры. Такое спе-
циальное оборудование изготавливается в
мастерских лаборатории или же на поль-
ском предприятии «Криопан», которое спе-
циализируется на производстве криоген-
ной техники. Так были изготовлены уни-
кальные магнитометры, криостаты проме-
жуточных температур и целый ряд других
приборов.

ИССЛЕДОВАНИЯ В ОБЛАСТИ
СВЕРХПРОВОДИМОСТИ

Исследования в области сверхпрово-
димости занимают в Международной ла-
боратории особенно большое место. Это не
случайно, так как изучение сверхпроводи-
мости как одного из наиболее ярких при-
меров макроскопического проявления
квантовой природы твердых тел продол-
жает оставаться одной из важнейших задач
физики конденсированного состояния.
Кроме того, сверхпроводимость представ-
ляет огромный интерес и с практической

точки зрения. Трудно перечислить те об-
ласти техники, где применение сверхпро-
водимости может обеспечить решающий
прогресс. Это—высокоскоростной назем-
ный транспорт на магнитной подвеске,
магнитные системы для будущих термо-
ядерных энергетических реакторов, элект-
рические генераторы, линии электропере-
дачи, индуктивные накопители энергии.
Наконец, это — сверхчувствительные при-
боры для физических исследований и
быстродействующие элементы криогенных
вычислительных машин. Именно при иссле-

Зависимость критического поля от температуры
для ряда халькогенидов молибдена. Измерения
до 200 кЭ выполнены в стационарном магнитном
поле, выше 200 кЭ — в импульсном магнитном поле.
Достаточно сильное магнитное поле восстанавли-
вает сопротивление сверхпроводника. Величина
этого критического поля зависит от температуры
и состава сверхпроводника. Наибольший практи-
ческий интерес представляют сверхпроводники,
в которых сверхпроводимость сохраняется вплоть
до самых сильных магнитных полей. В настоящее
время «рекордсменами» в этой области являются
халькогениды молибдена.
довании сверхпроводящих материалов со-
четание сильных магнитных полей и низ-
ких температур дает наиболее существен-
ные результаты. Достаточно сказать, что у
недавно открытой группы сверхпроводни-
ков на основе соединения Mo6S8 с добав-
кой некоторых металлов сверхпроводи-
мость при температурах, близких к нулю,
сохраняется в магнитных полях напряжен-
ностью около 600 кЭ!

Весьма интересные результаты полу-
чены при изучении влияния ферромагнит-
ных примесей на критические параметры
сверхпроводников. У халькогенидов мо-
либдена ничтожные количества таких при-
месей, как железо, разрушают сверхпрово-
димость. В то же время в соединениях типа
А15 ферромагнитные примеси лишь не-
значительно снижают критическую темпе-
ратуру, причем в ряде случаев при этом
наблюдается увеличение критического
магнитного поля. Этот результат имеет важ-
ное прикладное значение, так как показы-
вает, что при изготовлении практически
важных сверхпроводников группы А15 не
требуется дорогостоящая специальная
очистка исходных элементов.

Изучение магнитных свойств и теп-
лоемкости большого числа соединений со
структурой типа А15 подтвердило, что не
только электронный спектр и, в частности,
большая величина плотности состояний на
поверхности Ферми, но и фононные харак-
теристики кристалла (т. е. особенности
колебательного спектра кристаллической
решетки) могут играть решающую роль в
повышении критической температуры та-
ких соединений.

Влияние фононного спектра на сверх-
проводимость было обнаружено в Между-
народной лаборатории у халькогенидов
молибдена. Тщательные измерения теп-
лоемкости показали, что в фононном спект-
ре этих материалов имеется низкочастот-
ный пик, который, по-видимому, связан с
относительно высокой критической темпе-
ратурой. Самой отличительной особенно-
стью халькогенидов являются рекордно
высокие значения критических магнитных
полей.

Среди других работ по сверхпрово-
димости, выполненных в лаборатории,
можно отметить изучение влияния одноос-
ного сжатия на структурное превращение
в соединениях типа А15, изучение рези-
стивного состояния и исследование поведе-
ния критического тока в сильных полях,
когда появляется так называемый пик-эф-
фект, т. е. увеличение критической плот-
ности тока с ростом магнитного поля и др.

Понимание природы этих явлений имеет
важное значение для создания сверхпро-
водящих материалов с высокими критиче-
скими параметрами, и в частности с высо-
кой критической плотностью тока.

Институтом низких температур и
структурных исследований Академии наук
ПНР в тесном контакте с Международной
лабораторией проводятся широкие иссле-
дования магнитных свойств бинарных и
тройных соединений урана с элементами
V и VI групп Периодической системы. Эти
исследования возглавляет В. Тшебятовский.
Работы Тшебятовского и его школы по
изучению магнетизма соединений акти-
нидов и, в частности, урана в значительной
мере определили развитие этой области
науки. Магнитные исследования, проводи-
мые в лаборатории, включают измерение
намагниченности в широком диапазоне
температур и полей, а также измерение
теплоемкости и электрической проводи-
мости. В настоящее время в исследованиях
магнитных явлений принимают участие
сотрудники всех Академий наук — участ-
ниц Соглашения. Эти исследования направ-
лены на выяснение механизмов намагничи-
вания, определение интенсивности так
называемого обменного взаимодействия, а
также на выяснение магнитной структуры и
причин перехода одной магнитной фазы в
другую. При проведении работ по этой
теме был получен ряд интересных резуль-
татов. Например, у ряда соединений урана
были обнаружены аномально большие по-
ля магнитной анизотропии — порядка
103 кЭ. Столь сильная анизотропия обуслов-
лена существованием анизотропного кри-
сталлического поля, взаимодействие кото-
рого с ионом урана почти на порядок пре-
вышает обменное взаимодействие.

Специальное внимание в изучении
магнетизма уделяется измерениям тепло-
емкости. Такие работы проводятся со-
вместно сотрудниками из Академий наук
ГДР и Болгарии на установках, созданных в
лаборатории. Результаты измерений тепло-
емкости позволяют полнее описать термо-
динамическое поведение магнитной си-
стемы в критической области, т. е. вблизи
температуры перехода в упорядоченное
магнитное состояние. В недалеком буду-
щем калориметрические измерения мож-
но будет проводить в поле напряженно-
стью до 150 кЭ. Это значительно расширит
возможности метода.

Важное место в работах Междуна-
родной лаборатории занимает изучение
электронных свойств металлических си-
стем, в частности определение топологии

Смещение скачка теплоемкости при температуре
сверхпроводящего перехода под действием маг-
нитного поля.

При переходе в сверхпроводящее состояние
происходит не только исчезновение сопротивле-
ния, но и резкое изменение других свойств, в
частности теплоемкости. При понижении темпе-
ратуры наблюдается скачкообразное увеличение
теплоемкости в точке сверхпроводящего перехо-
да, сменяющееся быстрым ее уменьшением ниже
критической температуры. На рисунке представле-
на зависимость теплоемкости свинцового халь-
когенида молибдена от температуры. Видно, как
магнитное поле напряженностью 40 кЭ смещает
критическую температуру, не изменяя общего
характера перехода. Такие измерения показыва-
ют, что в сверхпроводящее состояние переходит
весь объем образца.

Магнитопробойные осцилляции сопротивления
(вверху) и термоэдс (внизу), измеренные при
температуре жидкого гелия на монокристалличе-
ском образце рутения.

Своеобразие поведения электронов металла в
магнитном поле состоит в том, что их траектории
движения определяются формой поверхности
Ферми. Знание поверхности Ферми позволяет
предсказать все кинетические свойства элект-
ронов проводимости. Измерение сопротивления
и термоэдс — распространенный метод изучения
поверхности Ферми металлов.

В сильных магнитных полях возможно резкое
изменение траекторий движения электронов —
магнитный пробой. При этом изменяется зависи-
мость сопротивления и термоэдс от величины и
направления магнитного поля, а в некоторых
случаях наблюдаются осцилляции большой амп-
литуды.

поверхности Ферми и изучение такого ин-
тересного явления, как магнитный прибой.
В условиях магнитного пробоя электроны
в сильном магнитном поле туннелируют
между отдельными частями поверхности
Ферми. В экспериментах по магнетосо-
противлению, проводимых в Международ-
ной лаборатории, было открыто существо-
вание магнитного пробоя у ниобия, вана-
дия, рутения и железа, причем в большин-
стве случаев для этой цели были исполь-
зованы поля напряженностью выше 150 кЭ.
Возможность использования магнитного
пробоя для практических целей можно
проиллюстрировать на примере бериллия.
Результаты изучения гигантских магнито-
пробойных осцилляций проводимости
бериллия послужили основой в разработ-
ке чувствительных устройств для измере-
ния магнитного поля и его градиента. Из-
меритель магнитного поля с бериллиевым
датчиком позволил получить чувствитель-
ность к изменению магнитного поля
5-10"5% в диапазоне полей 70—90 кЭ.

В области изучения магнитного про-
боя Международная лаборатория занима-
ет одно из ведущих мест в мире. Приго-
товление рекордно совершенных моно-
кристаллов и их детальное исследование в
сильных магнитных полях определили ус-
пех работ в этой облает^, достигнутый в
результате тесного сотрудничества Акаде-
мий наук ГДР, ПНР и СССР.

Наряду с развитием методики полу-
чения сильных магнитных полей в Между-
народной лаборатории непрерывно совер-
шенствуются методы получения низких
температур. В настоящее время темпера-
туры ниже 1 К достигаются в основном дву-
мя методами. Температуры до 0,5 К по-
лучают путем откачки паров гелия-3. На
этом принципе в лаборатории созданы два
прибора: один служит для измерения кри-
тических температур сверхпроводников,
другой — для охлаждения адиабатической
камеры калориметра. Температуры в мил-
лиградусной области достигаются методом
адиабатического размагничивания железо-
аммониевых и хромо-калиевых квасцов.
В настоящее время ведутся работы по соз-
данию прибора адиабатического размаг-
ничивания, предназначенного для прове-
дения экспериментов в магнитном поле
напряженностью до 150 кЭ в миллиградус-
ной области температур. Следующим эта-
пом развития этого метода охлаждения
явится адиабатическое размагничивание
ядер, которое позволит начать изучение
физических явлений в ультрасверхнизких
температурах.
Заседание Совета Международной лаборатории
сильных магнитных полей и низких температур
во Вроцлаве (Польша).

В заключение следует отметить,
что магнитные поля играют весьма боль-
шую роль в различных областях челове-
ческой деятельности и эта роль непре-
рывно возрастает. По мнению председате-
ля Совета Международной лаборатории
Н. Е. Алексеевского, «без преувеличения
можно сказать, что современная цивилиза-
ция невозможна без использования магнит-
ных полей. Увеличение напряженности
магнитного поля не только расширяет воз-

можности научных исследований, но и от-
крывает новые пути практического исполь-
зования магнитных полей. Применение
сверхсильных магнитных полей, без сомне-
ния, приведет к созданию новых техноло-
гических процессов и существенному из-
менению старых, создаст возможность
получения вещества в новом состоянии и
обеспечит реализацию ряда проектов но-
вой техники. Поэтому весьма существенно
проведение систематических исследований
в магнитных полях все большей напряжен-
ности и усовершенствование методов их
получения»4.

Международная лаборатория за
сравнительно короткий период своего
существования превратилась в активно

4 Алексеевский Н. Е., Красно-
перов Е. П. Многостороннее сотруд-
ничество академии наук социалистических
стран. Сборник статей и документов.
М„ 1978.
Директор Международной научной лаборатории
В. Тшебятовский (слева) и председатель Совета
лаборатории Н. Е. Алексеевский.

постоянного обмена опытом, измеритель-
ными методиками, научной информацией и
школой коллективной деятельности в
международном масштабе. В ее стенах
встречались и совместно работали со-
трудники многих институтов академий
наук социалистических стран: 10 академи-
ческих институтов СССР, 3 — ПНР, 3 — ГДР,
2 — НРБ, и их число постоянно растет.

Учитывая положительные результа-
ты деятельности лаборатории и целесооб-
разность дальнейшего расширения прово-
димых ею научных исследований, страны-
участницы Соглашения приняли решение о
развитии Международной лаборатории.
Проектом предусмотрено строительство
нового лабораторного корпуса на окраине
Вроцлава вблиз реки Одры, увеличение
электрической мощности до 20 МВт, при-
чем вместо вращающихся электрических
машин в качестве источников питания будут
использоваться специальные полупровод-
никовые преобразователи. Гибкая система
управления питанием даст возможность
проводить эксперименты параллельно на
четырех установках с полем напряженно-
стью 180 кЭ или же, при условии подведе-
ния всей энергии к одному магниту, в поле
напряженностью 300 кЭ.

Большую роль в развитии лаборато-
рии должен сыграть только что построен-
ный крупный завод по переработке при-
родного газа в расположенном недалеко
от Вроцлава богатейшем по содержанию
гелия Одолановском месторождении. Это
открывает для лаборатории практически
неограниченный источник дешевого жид-
кого гелия.

Можно не сомневаться, что при су-
ществующей в Международной лаборато-
рии атмосфере коллективизма и взаимо-
помощи ее деятельность в новых условиях
будет еще более способствовать решению
важных научных и народнохозяйственных
задач и расширению научно-технического
сотрудничества между странами-членами
СЭВ.

действующую международную научную
организацию. Наряду с уникальными тех-
ническими возможностями, которыми рас-
полагает Международная лаборатория,
большую роль в ее научных достижениях
играет создание творческой атмосферы
коллективной работы. В число сотрудников
лаборатории входит как постоянный персо-
нал, так и ученые из разных стран, приез-
жающие на определенное время. Благода-
ря этому лаборатория стала учреждением

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Гинзбург В. Л. СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ И СВЕРХ-
ТЕКУЧЕСТЬ (вчера, сегодня, завтра).— «При-
рода», 1977, № 4.

Каганов М. И. МАГНИТНЫЙ ПРОБОЙ.— «Приро-
да», 1974, № 7.
Океанолог Николай Николаевич Зубов

За последние годы советская океанология добилась
значительных успехов, которые позволили ей занять одно из
ведущих мест в мире. Выдающимся представителем океано-
логии, много сделавшим для ее развития, создавшим свою
школу и воспитавшим целую плеяду учеников, был Николай
Николаевич Зубов. В этом номере читатель познакомится с
основными этапами жизни и деятельности Н. Н. Зубова, а так-
же с его работой в Государственном океанографическом ин-
ституте.

Л. Д. Добровольский

Алексей Дмитриевич Добровольский, профессор, доктор геогра-
фических наук, заведующий кафедрой океанологии Московского
государственного университета им М. В. Ломоносова, специа-
лист в области изучения водных масс океана, участник многих
океанологических экспедиций в Северном Ледовитом и Тихом
океанах. Ученик Н. Н. Зубова. Лауреат Го сударственных премии
СССР (1951, 1977).

Датой зарождения советской океа-
нологии принято считать 10 марта 1921 г.,
когда В. И. Ленин подписал декрет об
организации Плавучего морского научно-
го института — Плавморнина. С тех пор
наша наука об океане развивалась очень
интенсивно и достигла больших успехов.

Создание научного авторитета стра-
ны — дело трудное, связанное с очень
многими сторонами жизни государства.
Но всегда при этом необходимо помнить
о людях, благодаря которым был создан
такой авторитет. Советская наука может
назвать много имен, имеющих мировую
известность, а в океанологии нельзя не
вспомнить имя Николая Николаевича
Зубова (1885—1960), прежде всего по-

тому, что именно он ввел термин «океа-
нология», определяющий науку о про-
цессах в океане, в отличие от термина
«океанография», характеризующего пер-
вый, описательный этап науки о море.

С именем Зубова связано целое
направление в океанологии, целая науч-
ная школа. Школу эту характеризует
прежде всего то, что основой ее исследо-
ваний служат прямые измерения в океа-
не. Далее измерения анализируются и
обобщаются с привлечением и математи-
ческих методов. Обобщение и представ-
ляет главную ценность исследования.
И наконец, работы Зубова и его учени-
ков всегда находили практическое при-
менение, приносили реальную пользу.
Николай Николаевич ЗУБОВ.

11 ( 23 ]-V. 1 885 —1 1.XI.1960
Н. Н. Зубов — выпускник морского корпуса.
1904 г.

Н. Н. Зубов родился в 1885 г. в
Измаиле, в семье военного, начал обра-
зование в Петербурге, в кадетском кор-
пусе, но во время русско-японской войны
перешел в морской корпус, по окончании
которого был выпущен мичманом в дейст-
вующий флот. На миноносце «Блестя-
щий» он принимал участие в печальной
памяти Цусимском сражении, был тяжело
ранен и интернирован в Шанхае — об этом
можно подробно узнать из романа
А. С. Новикова-Прибоя «Цусима». Затем
он учился в Морской академии и в 1910 г.
окончил ее по очень трудной и редкой
специальности гидрографа-геодезиста.
Будучи еще слушателем академии, он
опубликовал свою первую статью «Мыс-
ли о сигнал изации в бою» (1908). Эта
статья была началом серии его работ
на военно-морские темы. К 1927 г., когда
вышла последняя статья этого направле-
ния, собралось уже более полутора де-
сятков таких статей.

После окончания Морской академии
Н. Н. Зубов был назначен командиром

миноносца Балтийского флота «Бурный»,
а затем — сторожевого корабля «Бакан»,
на котором он вел гидрографические ра-
боты у берегов Новой Земли (1912).

Во время первой мировой войны
снова командовал миноносцем и был флаг-
манским штурманом на Балтийском фло-
те. После революции и многих лет граж-
данской службы, он вернулся доброволь-
цем во флот во время Великой Отечест-
венной войны и после ее победоносного
окончания вышел в отставку, будучи ин-
женер-контр-адмиралом.

Таким образом, Н. Н. Зубов был
кадровым военным, участвовал в трех
войнах, прошел путь от кадета до адми-
рала, но в душе он был ученым, иссле-
дователем, стремившимся познать при-
роду океана. Как моряк он хорошо знал,
так сказать, внешность моря, а обладая
пытливой натурой ученого, хотел познать
его душу. Между прочим, в последние
годы жизни он много думал о книге «Фи-
лософия океана» и уже приступил к ее
созданию, но судьба не дала ему време-
ни на эту работу.

Изучением океана Н. Н. Зубов на-
чал заниматься в 1912 г. на международ-
ных курсах, организованных в Бергене
известным норвежским исследователем
моря Б. Гелленд-Ганзеном. Эту школу
вместе с Н. Н. Зубовым прошли многие
видные ученые, в частности известный
Г. Вюст.

Именно поэтому в 1922 г. Николай
Николаевич возглавил гидрологический
отдел Плавморнина. Уже в те годы он по-
нимал практическую необходимость на-
учных исследований океана и считал, что
главное в этих исследованиях — конкрет-
ность задач и доведение их решений до
числа. При этом каждую решенную за-
дачу он завершал в виде хотя бы неболь-
шой статьи. К' этому потом он приучал и
своих учеников.

Его первая большая работа, посвя-
щенная гидрологической характеристике
Баренцева моря, по итогам первых экспе-
диций «Персея», экспедиционного судна
Плавморнина, родоначальника советского
научно-исследовательского флота, вышла
в 1932 г.

Эта работа была важным этапом в
развитии наших знаний о Баренцевом мо-
ре. Но еще большее значение она имела
как источник множества научных идей в
области океанологии, развивавшихся в
дальнейшем и самим Николаем Николае-
вичем и его многочисленными учениками.
Вот лишь некоторые из проблем, постав-
ленных в работе: динамический метод
вычисления течений, конвективное пере-
мешивание, придонная вентиляция, холод-
ный промежуточный слой, влияние откло-
няющей силы вращения Земли на прилив-
ные явления, и т. п.

Характерно, что в эти годы Н. Н. Зу-
бов называл себя только «аспирантом в
океанологии». Это мне самому пришлось
слышать, когда я в 1930 г. еще студентом
был у него на практике.

В 30-х годах Николай Николаевич
начал вести большую научно-организа-
ционную работу, которую продолжал до
конца жизни. Он был ученым-секретарем
и душой Советского комитета по прове-
дению Второго международного поляр-
ного года. В 1934 г. на гидрологическом
факультете Московского гидро-метеоро-
логического института Н. Н. Зубов создал
первую в стране кафедру океанологии.
Некоторое время Николай Николаевич был
руководителем научного сектора Главного
управления Северного морского пути.
В конце войны Зубов был назначен дирек-
тором Государственного океанографиче-
ского института Главного Управления гид-
рометеорологической службы при Совете
Министров СССР.

Под руководством Н. Н. Зубова
этот институт провел немало исследова-
ний, имевших серьезное практическое зна-
чение. Особенно интересными были тогда
заседания ученого совета института, так
называемые «пятницы», собиравшие океа-
нологов и других специалистов не только
Москвы, но и других городов Советского
Союза. На этих заседаниях обсуждались
самые актуальные вопросы и нередко рож-
дались новые направления исследований.

В конце 40-х годов Н. Н. Зубов воз-
вратился к педагогической деятельности
уже в Московском государственном уни-
верситете, а в 1953 г. при его активном
участии на географическом факультете
была организована кафедра океанологии.
Он работал на этой кафедре до конца
жизни.

Н. Н. Зубовым было создано уче-
ние о вертикальной циркуляции вод в
море, вычислении течений по наблюде-
ниям над температурой и соленостью
морской воды (динамический метод),
дрейфе льдов по изобарам (линиям рав-
ного атмосферного давления), о зави-
симости формы поверхности океана от
поля атмосферного давления. Н. Н. Зу-
бов был одним из тех первых смельчаков,
кто стал давать прогнозы ледовой обста-

Н. Н. Зубов в 1945 г.

новки в арктических морях, он же пред-
ложил идею весенней ледовой авиараз-
ведки, просмотра всей трассы Северного
морского пути «одними глазами»,— и сам
в ней участвовал, хотя тогда ему было уже
за шестьдесят. Н. Н. Зубов не раз руко-
водил очень ответственными морскими
экспедициями, имевшими важное,t проб-
лемное значение.

Вкладом Н. Н. Зубова в мировую
океанологию были его труды: «Морские
воды и льды» (1938), «Льды Арктики»
(1945), «Динамическая океанология»
(1947), «Основы учения о проливах Миро-
вого океана» (1956). К этому нужно при-
бавить том «Избранные труды по океа-
нологии», изданный к его семидесятиле-
тию (1955), в котором собраны его важ-
нейшие статьи.

А существуют еще и три издания спе-
циальных «Океанологических таблиц»,
необходимых и при океанологических
расчетах, и для общей характеристики
различных свойств морской воды.

Н. Н. Зубов принимал участие в соз-
дании большого советского «Атласа ми-
ра» и «Морского атласа» — важнейших
советских картографических работах.

Много внимания Н. Н. Зубов отда-
вал вопросам истории изучения океана и
популяризации науки о нем. Его самые
значительные популярные книги: «Оте-
чественные мореплаватели — исследова-
тели морей и океанов» (1954) и «В цент-
ре Арктики» (1948). Писал он и о своих
экспедициях, как, например, «20 дней на
ледовом море» (1932) и «Вокруг Земли
Франца-Иосифа» (1933).

Наконец, хочется особенно отметить
педагогическую работу Н. Н. Зубова, ко-
торая и обеспечила создание «зубовской
школы». Николай Николаевич вдохновлял
молодежь интересными научными идеями,
умел привить ей вкус к исследовательской
работе, увлекал своей любовью к морю,
к природе. Он не ограничивался лекция-
ми, а вел студенческий научный океано-
логический кружок, руководил курсовыми
и дипломными работами. Во время учеб-
ной практики на море — в Феодосии, в
Одессе — он приезжал посмотреть, как

идет дело, и всегда умел поднять дух у
студентов, подбодрить их так, что в об-
щем-то стандартная работа оживала, при-
обретала перспективу.

Он был очень прост со студентами,
его любили и глубоко уважали. Словом,
это был настоящий воспитатель, педагог.
Он любил повторять слова Песталоцци по
поводу оценки качества учителя: «Тот
учитель хорош, который становится - не-
нужным ученику». Правда, Н. Н. Зубов
никогда не «становился ненужным» сво-
им ученикам, даже тогда, когда они при-
обретали научную самостоятельность.

Ученики любили Николая Никола-
евича не за высокие звания. Эта любовь
сохраняется до сих пор. Каждый год 23
мая — в день его рождения — на Ново-
девичье кладбище к его могиле приходят
его ученики.

Два научно-исследовательских ко-
рабля— «Николай Зубов» и «Профессор
Зубов» — несут его имя по океану, ко-
торый он так любил и так стремился по-
знать.

Зубовские пятницы

С. И. Кан

Слава Иосифовна Кан, океанолог, кандидат технических наук,
много лет работала в Гидрометеорологическом центре при Глав-
ном управлении гидрометеорологической службы при Совете
Министров СССР. Автор работ в области морских прогнозов.
Ученица Н. Н. Зубова.

Н. Н. Зубов стал директором Госу-
дарственного океанографического инсти-
тута (ГОИНа) весной 1944 г. Институт был
создан в 1943 г. и ему не хватало людей.
Молодежь была на фронте, многие специа-
листы не вернулись еще из эвакуации,
учебный Московский гидрометеорологи-
ческий институт, на одном из факультетов
которого готовили океанологов, уехал в
Среднюю Азию, а потом был переведен

в Ленинград. Собирали по крупинке, по
человеку, вызывали из воинских частей,
хотя работать у Н. Н. Зубова каждый
считал за честь и шли к нему с великой
охотой.

Н. Н. Зубов быстро стал душой
ГОИНа. Имея множество научных замыс-
лов, идей, он охотно делился ими и в то
же время приучал думать самостоятельно.
Он считал, что все его сотрудники — спо-
собные люди, что неспособных просто нет.
Надо только найти то дело, которое будет
интересным. И менял направление, если
видел, что работа не идет, искал и по-
могал искать, рекомендовал темы.

Как-то в институт была прислана на
рецензию объемистая рукопись. Н. Н. Зу-
бов поручил разобраться в ней и дать
ответ одному из сотрудников — Б. Л. Ла-
гутину, не навязывая своих суждений, а
только сказав, что надо обратить внима-
ние лишь на две вещи — мысли и факты.
Работа была выполнена, и одновременно
ее автор полушутя-полусерьезно предло-
жил на будущее шкалу оценок: мысли
новые, факты новые; мысли новые, фак-
ты старые; мысли новые, фактов нет и
т. д.— всего девять. Николай Николаевич
был очень доволен, смеялся и от себя
прибавил еще одну — для полностью не-
допустимой работы — мысли неверные,
факты искаженные. И тут же привел при-
мер такой работы из числа недавно опуб-
ликованных...

Сам Н. Н. Зубов работал самозаб-
венно, не думая о времени. Он мог ночью
вызвать сотрудника, чтобы рассказать,
какие интересные результаты только что
получил, и тут же извинялся, что совер-
шенно не знал, что так поздно и, верно,
трамваи уже не ходят... Он, как правило,
все делал сам — вычерчивал графики,
делал подсчеты, не пользуясь помощью
техников, говорил, что так лучше чувст-
вует материал. И был по-детски счастлив,
когда удавалось одолеть трудную задачу,
найти объяснение... Это вовсе не значило,
что сделанное им нужно было хвалить,
а лести Николай Николаевич просто не
выносил. Он ценил, когда работой искрен-
не интересовались, разделяли его волне-
ние, чувствовали сопричастность делу.
Он любил, чтобы его творческая радость
была общей. И не был эгоистичен, привет-
ствовал удачи своих учеников и сотруд-
ников, поддерживал их, но не опекал, а
полностью доверял.

Директор не требовал формального
соблюдения дисциплины: легко отпускал
сам в рабочее время и разрешал это де-
лать начальникам отделов. Но если надо
было, то требовал работы и вечерами,
иногда до поздней ночи. Выполнения той
или иной работы он требовал к назначен-
ному сроку и мало интересовался тем, бу-
дет ли эта работа выполняться в стенах ин-
ститута, в библиотеке, или дома. В ГОИНе
первое время было очень тесно, отремон-
тированы были только рабочие помещения
третьего этажа. Да и дома мало у кого

была подходящая для работы обстановка.

Адмирал Макаров записал однажды
в своем дневнике: «Дело командира со-
ставить имя своему судну и заставить
всех офицеров полюбить его и считать
его несравненно выше других судов».
ГОИН был теперь судном Н. Н. Зубова, он
помнил макаровские слова и сделал все,
чтобы они осуществились здесь, в Кро-
поткинском переулке. Он заботился и о
внешнем виде «судна». Так, однажды во
время ремонта стены ГОИНа выкрасили
в безобразный розовый цвет. Николай Ни-
колаевич был возмущен, кричал, что
институт превратили в Сандуновские бани
и что он этого не потерпит!..

В институте очень скоро возникла
своя особая атмосфера деловой дружбы,
товарищества, искренней любви к своему
делу, энтузиазма без всякой позы и кра-
сивых слов. А жилось в то время тяжко.
В здании было холодно, бегали греться в
метро на Крымскую площадь, В актовом
зале стояли садовые скамейки без спинок.
На них сидели во время заседаний в
пальто и черных морских шинелях. В од-
ном из отделов была всего единственная
пара мало-мальски приличных туфель.
Их надевала та сотрудница, которая
шла на доклад в кабинет директора...

Наиболее интересные работы
Н. Н. Зубов выдвигал на премирование,
что тогда, при карточной системе, имело
неоценимое значение, так как премии
выдавались ордером на костюм, пальто,
обувь. Заботился Николай Николаевич и
о быте сотрудников, особенно живших в
ведомственных домах, построенных в свое
время за городом, в Кучино и Салтыков-
ке. Дома были мало благоустроены, в
сущности — бараки. Н. Н. Зубов хлопо-
тал о дополнительных дровах для этих
помещений. Беспокоился он о сотрудниках
всегда существенно, конкретно, делом,
без лишних разговоров. Многие в ту пору
нуждались в деньгах. И когда была орга-
низована касса взаимопомощи, он внес
сразу большую сумму своих личных денег
для создания «основного капитала».

В начале 1946 г. институт перестал
быть военным, как это было раньше, когда
вся Гидрометеорологическая служба была
военизирована. Нужно было в финансовых
органах регистрировать штаты, и Н. Н. Зу-
бов поехал сам в адмиральской форме,
при орденах и медалях «пробивать». Дол-
го выяснял он там, как некоторым сот-
рудникам сохранить наиболее высокие
ставки, и боролся за каждого.
Н. Н. Зубов с группой студентов на практике
в Одессе. 50-е годы.

Форма надевалась им только в та-
ких случаях или тогда, когда нужно было
где-то представлять институт официаль-
но. Обычно же Николай Николаевич неиз-
менно ходил в старом, но опрятном чер-
ном или синем пиджаке с металлическими
флотскими пуговицами и только на склоне
лет завел себе светлые серые костюмы.

На прием к директору сотрудники
шли не только со служебными, но и со
своими личными делами. Попасть к нему
было просто, особенно во второй половине
рабочего дня. Он никогда никому не
отказывал в приеме. Не терпел только
ходивших с доносами, сердился и кричал
так, что было слышно в коридоре: «Не
ходите ко мне со своими кляузами! У ме-
ня нет ни времени, ни желания их слушать!»
При этом он часто тут же вызывал сот-
рудника, на которого жаловались, и при
нем выяснялись отношения, прекращались
ссоры, приносились извинения и случалось
даже возникали потом дружеские отноше-
ния. Не любил он и подхалимов и, как
сам говорил, принимал только одну фор-

му «подхалимажа» — когда к нему при-
ходили рассказать о новой интересной
для него статье или книге.

Сотрудникам, которые учились на
заочных или вечерних отделениях инсти-
тутов или в других учебных заведениях,
Николай Николаевич всячески шел навст-
речу, выделяя им время для занятий,
прикрепляя к ним консультантов с выс-
шим образованием.

Все это было жизнью ГОИНа, скла-
дывающимися традициями института. Но
основным, естественно, была организа-
ция, постановка научной работы.

С самого начала в институте уде-
лялось большое внимание изучению при-
ливов. В 1944—1945 гг. сотрудник ГОИНа
А. И. Дуванин был командирован в Англию
для ознакомления с постановкой этой
проблемы и заказал там для института
приливную машину. Она прибыла в Моск-
ву в 1946 г. ГОИН начал выпускать таб-
лицы приливов. Одновременно шла боль-
шая научная работа в области теории
приливов.

Серьезные работы развернулись и
в другой области океанологии, объеди-
няемой общим названием динамики мо-
ря — по морскому ветровому волнению и
течениям. Теоретический отдел, располо-
женный в конце длинного темного кори-
Научно-исследовательское судно
Зубов».

«Профессор

Фото ТАСС.

дора третьего этажа, вместил в себя не-
большую группу молодежи под руковод-
ством П. С. Линейкина. На дверях отдела
с наружной стороны неизменно висела
записочка, предупреждающая, что до
такого-то часа запрещается входить по
каким-либо посторонним вопросам. В
комнате работали молча — черная клас-
сная доска на стене, листы бумаги с фор-
мулами на столах, нет телефона. Те, кто
работал в этой комнате во времена
Н. Н. Зубова, давно уже стали маститыми
учеными, авторами фундаментальных
работ по теоретической океанологии.

Вспоминается еще одно направле-
ние исследований, начатое в ГОИНе. Как
известно, многие крупные морские порты
мира стоят не на самом морском побе-
режье, а в устьях рек. Достаточно вспом-
нить, например, Ленинград или Лондон.
Часть реки, близкая к морю, вбирает в
себя сложнейший комплекс морских и
речных влияний. Здесь существует чисто
речной режим с его закономерностями,
то и дело нарушаемый высокими морскими

приливами или нагоном вод. При различ-
ных ветровых условиях картина может
изменяться неузнаваемо, а во многих
случаях и катастрофически. Этот кусок
реки оказался как бы «бесхозным» — реч-
ники считают его морским, а моряки —
речным. И вот в ГОИНе был создан отдел,
изучающий этот сложный гидрологиче-
ский объект — устья рек. За годы сущест-
вования отдела было рассмотрено множе-
ство материалов, написаны монографии по
устьям всех крупных рек нашей страны.

Систематизировались, конечно, наб-
людения и по морям и океанам, было
сделано множество карт, пособий, необ-
ходимых всем, кто работает в море. Имен-
но здесь была проведена очень большая
работа по созданию второго океаногра-
фического тома «Морского атласа», мно-
гие сотрудники были заняты подготовкой
отдельных карт. Н. Н. Зубов был членом
редакционной коллегии и редактором это-
го тома.

В Н. Н. Зубове уживалась привычка
к многократному возвращению к интере-
совавшим его прежде проблемам науки и
страстная любовь к новому. Так, Николай
Николаевич привлек сотрудников инсти-
тута к работе с первой советской батисфе-
рой, наблюдения с которой производи-
лись в Белом море. Однажды возник про-
ект приобретения своей подводной лодки,
списанной с военного флота. Н. Н. Зубов
загорелся этой идеей, были написаны
необходимые бумаги, послан в другой го-
род сотрудник, но лодка, увы, оказалась
непригодной для океанографических ра-
бот...

В те годы Н. Н. Зубов работал над
большой книгой «Динамическая океаноло-
гия», увидевшей свет в 1947 г., начинал
обдумывать большой труд «Основы учения
о проливах Мирового океана». О резуль-
татах своих исследований он часто докла-
дывал на семинарах, куда охотно ходили
все—от техников до начальников отделов.
Николай Николаевич докладывал очень
просто, всем было и понятно и интересно.
На резкую критику он сначала обижался,
но потом обдумывал ее и часто говорил,
что критика помогла ему исправить то или
иное положение, а главное — яснее, чет-
че изложить свою мысль.

Семинары происходили в отделах,
в узком кругу, и общие —по пятницам:
это были замечательные «Гоиновские пят-
ницы»^ К сожалению, «пятницы» ушли из
института вместе с Николаем Нико-
лаевичем...

Всякое учреждение, имеющее свое
лицо, отмеченное индивидуальностью,
характерно чем-то особым, присущим
только ему одному. Этим лицом ГОИНа
были его «пятницы», созданные Н. Н. Зу-
бовым. Впоследствии их так и стали назы-
вать — «зубовские пятницы». Каждую не-
делю в этот день в строго определенное
время — это было в четыре часа дня —
проводились открытые заседания по са-
мым разнообразным вопросам океано-
логии с примыкающими к ним проблема-
ми морской геологии, биологии, химии.
На «пятницы» съезжалась вся «океано-
логическая» Москва. А иногда и не только
океанологическая. Так, однажды пришел
академик Н. Д. Зелинский, заинтересовав-
шийся докладом по морской химии.

Пятницы начинались также всегда
одинаково — с сообщения профессора
Л. Ф. Рудовица о новостях мировой океа-
нологии. Это был краткий реферат еще
весьма скудной в то время иностранной
информации, главным образом о новых
экспедициях. Лео Фрицевич Рудовиц
был в ту пору уже очень стар и одинок,
потерял на войне единственного сына.
Вся его жизнь была теперь здесь, рядом
со старым другом Н. Н. Зубовым, среди
преданно любившей его молодежи. Он
выходил в неизменном, опрятном, хотя и
порядочно вылинявшем морском кителе
с высоким воротничком и тихим, ровным,

почти женским голосом делал свое сооб-
щение. Связи с мировой наукой были тогда
ничтожно малы, свои экспедиции были
только в отечественных морях, да и то
по большей части каботажные, и инфор-
мация Рудовица воспринималась молоды-
ми как что-то захватывающее и далекое,
нереальное, как детские мечты о дальних
странах...

Затем шел основной доклад. Как
правило, один. Потом вопросы. Дальше —
дискуссия, тоже очень активная, горячая,
нелицеприятная, с борьбой мнений и на-
учным азартом. И, наконец, заключитель-
ное слово председательствующего—во-
все не для проформы, всегда критическое,
острое с новыми мыслями, предложения-
ми, направлениями дальнейших исследо-
ваний.

Еще в начале 30-х годов Н. Н. Зубов
начал сомневаться в достоверности теории
Экмана в вопросе о постоянстве угла от-
клонения направления течения от направ-
ления ветра. Н. Н. Зубов полагал, что этот
угол должен зависеть от географической
широты места. Его не поддержали в ту
пору. А позднее появились работы Г. Голд-
сброу, Г. Стоммела и др., подтверждаю-
щие мысли Н. Н. Зубова.

За свои идеи Н. Н. Зубов боролся
упорно, страстно. Когда на Николая Нико-
лаевича уж очень «наседали» на очеред-
ной «пятнице» сразу несколько человек,
он нехотя сдавался, говорил, что «пал
жертвой общественного темперамента».

В то же время многие из работавших
с Н. Н. Зубовым побаивались его. При
всей своей обычной сдержанности и боль-
шой внутренней культуре в споре он был
принципиален, неумолим и ради «унич-
тожения противника» мог разнести его в
пух и прах быстро, резко и с присущим
ему блеском.

На «пятницах» не имело никакого
значения, насколько солиден докладчик,
имеет ли он ученые степени и звания.
Всех выслушивали внимательно, всех
критиковали серьезно, каждому давали
совет по существу. Нередко выступление
на «пятнице» было первым в жизни науч-
ным докладом в такой большой и компе-
тентной аудитории. Желающих сделать
доклад на «пятнице» всегда было очень
много. Привлекала и сама обстановка
этих заседаний, их деловой, творческий
дух, а также то, что институт оперативно
издавал свои доклады.

После «пятницы» расходились не
сразу, продолжали обсуждать, спорить,
делиться впечатлениями и новостями,
стоя группами в зале и на площадке у
большого старинного зеркала. Чувство-
вали себя семьей океанологов — настоя-
щей семьей, собравшейся в гостеприим-
ной доме духовного своего отца.

Что осталось от этих «пятниц»? Мно-
гие из сделанных тогда докладов превра-
тились впоследствии в статьи, книги, дис-
сертации, вошли в учебники и монографии.
Сохранились и тоненькие книжечки докла-
дов в белых бумажных обложках, оберну-
тые в общую картонную папку на тесем-
ках. Уцелели не все. Доклады издавались
типографским способом, звездочками
отмечались те из них, которые уже опуб-
ликованы или сданы в печать. И хотя с из-
данием было сложно, доклады печатались
очень быстро. Н. Н. Зубов следил за этим
строго.

Первая «пятница» состоялась 9 мар-
та 1944 г. Докладчиком был Н. Н. Зубов,
темой — «Уплотнение при смешивании
вод разной температуры». Этой же теме
была посвящена последняя в жизни рабо-
та Николая Николаевича. Любопытно, что
тема доклада не потеряла своей актуаль-
ности до сегодняшнего дня, физическая
сущность этого явления не раскрыта пол-
ностью еще и теперь. Оно много лет было
предметом изучения на кафедре океано-
логии в Московском государственном
университете, где позднее работал Ни-
колай Николаевич. В последние годы была
предпринята попытка связать с этой проб-
лемой образование постоянно наблюдае-
мых завихрений морского плавучего льда
в некоторых районах, например в юго-
западной части Охотского моря, вблизи
Курильской гряды. Эти завихрения, из-
вестные и раньше, особенно четко уда-
лось проследить с помощью искусствен-
ных спутников Земли. Это предположение
нуждается, однако, в дальнейших иссле-
дованиях, и я привела его лишь как при-
мер плодотворности идей, изложенных
на первой «пятнице» и уже к тому време-
ни опубликованных.

Н. Н. Зубов был не только организа-
тором «пятниц», но и активнейшим их уча-
стником как докладчик. Так, на 38 заседа-
ниях, проведенных в первом—1944 — го-
ду он сделал 6 разнообразных по тематике
докладов. На «пятницах» звучали доклады
о ветровом волнении, уровне Каспия, вза-
имодействия океана и атмосферы, мор-
ской метеорологии, теплообмене поверх-
ности моря с воздухом, турбулентности.
Докладчиками были ведущие специалисты
(а им было тогда по 30—40 лет!) из всех
учреждений и институтов Москвы.

Поскольку в изучении самого океа-
на важнейшей остается проблема циркуля-
ции его вод, на «пятницах» делают все
больше докладов о развитии теории мор-
ского ветрового волнения, течений. В июне
1946 г. на 108-й «пятнице» В. Б. Штокман
сделал доклад «Полные потоки, возбуж-
даемые ветром в неоднородном море».
Этой работе суждено было стать одной из
теорий динамической океанологии.

Н. Н. Зубов обратил внимание на
то, что необходимо ввести единообразие,
четкость в определении различных видов
течений, и одна из «пятниц» была подго-
товлена специальной комиссией и посвя-
щена созданию номенклатуры течений.

На сотой, юбилейной «пятнице», ко-
торая состоялась 19 апреля 1946	г.,

Н. Н. Зубов сделал доклад «Очередные
задачи океанологии».

Заседаний, посвященных каким-либо
памятным датам, обычно не проводи-
лось — всегда были насущные проблемы,
которые невозможно было отложить.
Исключением, пожалуй, был лишь доклад,
сделанный весной 1946 г. В. В. Тимоновым
о гидрометеорологических картах морей,
посвященный столетию штурманских карт
М. Мори, названного в свое время «сле-
допытом морей».

«Пятницы» просуществовали немно-
гим более четырех лет. Сейчас трудно
установить, когда заседание происходило
в последний раз. Сохранился доклад № 175
от 1 октября 1948 г., его делал А. М. Гу-
сев: «Дрейф и рысканье корабля». Был
ли он и на самом деле последним? Пожа-
луй, это не так уж и важно.
Оптическая ориентация
и охлаждение системы спинов в полупроводниках

Б. П. Захарченя, В. Г. Флейшер

Борис Петрович Захарченя, член-корреспондент АН СССР, заве-
дующий лабораторией Физико-технического института
им. А. Ф. Иоффе АН СССР. Занимался спектроскопией и магни-
тооптикой полупроводников и кристаллов, легированных ионами
элементов переходных групп. Обнаружил и изучил много новых
оптических явлений в полупроводниках, среди них осцилляции
магнитопоглощения, ионизация экситонов в электрическом поле,
диамагнитный сдвиг экситонных состояний, открыл одномерные
экситоны. В последнее время работает над использованием
фазовых переходов металл-по л упро во дник в оптоэлектронике,
занимается исследованиями оптической ориентации в полупро-
водниках. Лауреат Ленинской и Государственной премии.

Владимир Григорьевич Флейшер, кандидат физико-математических
наук, старший научный сотрудник того же института. Занимался
изучением электронных процессов, сопровождающих радиоактив-
ные превращения ядер Область научных интересов —магнитные
явления, индуцированные светом. Лауреат Государственной пре-
мии.

...И строгой физикой МОЙ ум
Переполнял: профессор Умов.
Над мглой космической он пел,
Развив власы и выгнув выю,
Что парадоксами Максвелл
Уничтожает энтропию...

Андрей Белый. Первое свидание

Глубокая связь оптических явлений
с электромагнетизмом, установленная
Максвеллом, лежит в основе электро- и
магнитооптики, получивших новое разви-
тие в современной физике. Изменение
оптических свойств различных сред под
действием электрических и магнитных по-
лей широко используется в технике.

Более двух десятилетий магнитооп-
тика осознанно применяется как тонкий
инструмент в исследованиях по физике
твердого тела. Широкое развитие получи-

ла магнитооптика полупроводников —

кристаллов, с которыми связано не только
большое число выдающихся открытий в
области «чистой физики», но и прогресс
современной электроники.

Благодаря специфике электронных
взаимодействий в полупроводниках, арсе-
нал классических магнитооптических эф-
фектов был дополнен новыми явлениями,
исследуя которые удалось получить бога-
тую информацию о структуре электрон-
ных зон, об экситонах, примесях, электрон-
фононном взаимодействии, о свойствах
электронной плазмы в этом классе кри-
сталлов.

В большинстве случаев разрешаю-
щая способность магнитооптических мето-
дов увеличивается по мере роста напря-
женности магнитного поля. Поэтому в ис-
следованиях такого рода стремятся исполь-
зовать получаемые с помощью магнитов-
соленоидов постоянные поля напряжен-
ностью до 200—300 тыс. эрстед. Работу
таких магнитов обеспечивает сложный ком-
плекс технических средств. Сюда входят
мощные источники питания, оборудование
для коммутации токов, насосы и градирни
для охлаждающей воды. Специальная кон-
струкция магнита, предложенная Ф. Вит-
тером, позволяет работать в условиях
больших механических нагрузок, возни-
кающих при взаимодействии токов в витках.

В последние годы выяснилось, что в
полупроводниках можно создавать очень
высокую намагниченность и исследовать
связанные с ней магнитооптические явле-
ния, не прибегая к помощи сильных по-
стоянных магнитов.

Вот как на первый взгляд просто
выглядит эксперимент, который можно
наблюдать в одной из лабораторий Физи-
ко-технического института им. А. Ф. Иоф-
фе АН СССР в Ленинграде. Полупровод-
никовый кристалл освещается красным лу-
чом стандартного гелий-неонового лазера.
Это приводит к тому, что кристалл сам
становится источником излучения, он лю-
минесцирует. Включается слабое магнит-
ное поле, которое не только слабее поля
биттеровского соленоида, но и в десятки
раз слабее поля Земли. Происходят силь-
ные изменения в характере излучения по-
лупроводника. Наблюдение такого необыч-
ного магнитооптического явления стало
возможным благодаря одному существен-
ному обстоятельству — свет лазера, воз-
буждающий люминесценцию, циркулярно
поляризован.

СВЕТ МОЖЕТ НАМАГНИЧИВАТЬ

Еще во времена Фарадея, под влия-
нием его опытов и натурфилософских

взглядов, астроном Дж. Гершель (сын
В. Гершеля, открывшего планету Уран)
недвусмысленно высказывался относитель-
но эквивалентности симметрии магнитного
поля и циркулярно-поляризованного света.
Сейчас мы знаем, что и магнитное поле,
и циркулярно поляризованный свет харак-
теризуются аксиальными векторами, свя-
занными с моментом количества движения.
Кванты циркулярно поляризованного све-
та обладают моментом количества движе-
ния, направленным по лучу света в случае
поляризации по правому кругу(а+)и про-
тивоположно при поляризации по левому
кругу (а ).

Первые успешные опыты по оптиче-
скому намагничиванию атомов газа осуще-
ствил в Париже вскоре после второй ми-
ровой войны А. Кастлер. Работы Кастлера
открыли большую область явлений, свя-
занных с оптической накачкой в газах. Эф-
фект оптической накачки, или оптической
ориентации, базируется на законе сохране-
ния момента количества движения. При
поглощении света момент циркулярно по-
ляризованного фотона передается элект-
ронной оболочке атомов газа. Изменение
механического момента атома приводит к
изменению магнитного момента. Газ при
этом намагничивается.

Многие физики во всем мире дол-
гое время пытались применить идеи опти-
ческой накачки к твердому телу. Объек-
тами экспериментов на этом пути были
различные кристаллы. Как правило, момент
количества движения квантов света, погло-
щенных в кристалле, очень быстро пере-
дается решетке. Однако при выполнении
ряда специальных условий можно наблю-
дать «удержание» момента количества
движения поглощенных фотонов в системе
электронов. Оказалось, что эти условия
сравнительно легко выполняются для ряда
полупроводников.

КАК ОПТИЧЕСКИ ОРИЕНТИРУЮТСЯ
ЭЛЕКТРОНЫ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ
Известно, что полный момент коли-
чества движения электрона складывается
из момента орбитального движения l и
момента собственного вращения — спина

. Согласно законам квантовой механи-
ки, величина проекции этих векторов на
некоторое направление z измеряется в
единицах h = J— (h — постоянная Планка),
2 л

причем проекция Lz измеряется целым
числом ti, a Sz —полуцелым: Sz=1/2-
В данном случае за направление z есте-
ственно выбрать направление лазерного
Схема оптической ориентации электронов в по-
лупроводнике типа GaAs: vt и v2 — верхние грани-
цы подзон, возникших в результате спин-орби-
тального расщепления валентной зоны. Проек-

—>
ция орбитального момента L на направление

лазерного луча L =1 в обеих подзонах, направ-

ление проекции спина S2= ± I/2 в подзонах v, и
v2 противоположно. Энергия электронов в под-
зоне V| больше энергии электронов в подзоне v2
на величину Д; с—нижняя граница зоны прово-
димости, куда электроны могут попасть в резуль-
тате поглощения в кристалле квантов левополя-
ризованного света О'; обладающих моментом ко-
личества движения (—1). Если энергия кванта
hv больше энергии запрещенной зоны , но
меньше чем Eg-}-Л. то в зону проводимости по-
падают электроны только из подзоны vr

луча. Поглощение света в полупроводнике
сопровождается изменением орбитального
движения электронов. В свою очередь, из-
менение орбитального момента может вы-
звать изменение ориентации спина.

Рассмотрим упрощенную схему
энергетических зон полупроводника, тако-
го, например, как GaAs. Его валентная зо-
на расщеплена за счет спин-орбитального
взаимодействия на подзоны vj и v2f при-
чем энергия электронов в этих подзонах
отличается на величину Д . В рамках рас-
сматриваемой упрощенной схемы пред-
ставим, что полный момент электронов в
подзоне vq образуется суммой векторов
L S 9 а в подзоне V2 — разностью"^__ S*

При L=1 и S = ‘/2 максимальные проекции
полного момента на ось z составляют
+ 3/2 для подзоны V] и + 7г для v2.

В зону проводимости электроны мо-
гут попадать из валентной зоны в резуль-
тате поглощения световых квантов. Пусть
для определенности это будут кванты ле-
вополяризованного света (1~, обладающие
моментом количества движения, равным
(—1) в единицах ti. и

Орбитальный момент электронов
проводимости равен нулю, поэтому их пол-
ный момент совпадает со спиновым, рав-
ным ^/2. Из закона сохранения углового
момента следует, что при поглощении а- -
квантов момент электронов должен умень-
шаться на 1. Таким образом, если электрон
попадает в зону проводимости из подзо-
ны V|, его момент оказывается равным
( + 3/2— 1) = + 7г, а если из подзоны
v2,— то ( + 7г—1) = —7э- Легко убедить-
ся, что переходы электронов из валентной
зоны с проекциями момента —3/2 и —У2
запрещены, так как момент в зоне прово-
димости не может превышать '/г- Очевид-
но, что если в переходах участвуют обе
подзоны Vi и v2, то в зоне проводимости
появляется равное число электронов с про-
тивоположной ориентацией спинов. Ориен-
тация возникает, если «выключить» подзо-
ну. Это можно сделать, используя кван-
ты с энергией Eg < hv < Eg Л, достаточ-
ной, чтобы перевести в зону проводимо-
сти электроны только из гуэдзоны v,
(Eg — ширина запрещенной зоны).

Еще раз отметим, что рассмотренная
схема оптической ориентации электронов
в полупроводниках существенно упроще-
на. Истинная картина переходов более
сложна, и 100%-ная ориентация электро-
нов не достигается. Квантовомеханический
анализ переходов из подзоны vt в зону
проводимости показывает, что кроме
электронов со спином + 7г, в эту зону
попадают и электроны с противоположной
ориентацией спина, однако их число в три
раза меньше:	= Зп_|^Таким обра-

зом, максимально достижимая степень
ориентации электронов составляет

(п4-'/, — п-«/,)/(п+7. + "-*/,) = °>5(50%)-

В эксперименте оказывается возмож-
ным регистрировать величину <S> спина,
усредненного по всем электронам, имею-
щимся в зоне проводимости. При 50%-ной
ориентации электронов <S> = 1/4 . Что-
бы при комнатной температуре достичь та-
кой высокой степени ориентации, потре-

Например, если направить магнитное поле
перпендикулярно лучу света, средний
спин< S > будет прецессировать вокруг маг-
нитного поля. Поскольку различные меха-
низмы спиновой релаксации приводят к
уменьшению степени ориентации электро-
нов, конец вектора < S > описывает в пло-
>

скости, перпендикулярной полю Н, сжима-
ющуюся во времени спираль. Чем сильнее
поле, тем больше витков в спирали за тот
же промежуток времени, тем меньше
средняя во времени величина проекции
<SZ> на направление возбуждающего луча.

Действие магнитного поля Н t перпендикуляр-
ного лучу правополяризованного света о+ . Поле
—>•

Нх , направленное по оси х, вызывает прецессию
электронных спинов в плоскости zy. В сильном
поле средний спин электронов	поворачи-

вается на больший угол, чем в слабом поле.
При этом уменьшается проекция { S? ) .

бовались бы поля с напряженностью более
миллиона эрстед!

Итак, при отсутствии каких-либо
внешних полей получена высокая намагни-
ченность электронов. Теперь можно легко
осуществить поворот вектора намагничен-
ности с помощью слабых магнитных полей.

Если следить на опыте за поведением ве-
личины<5г)с увеличением поля, то обна-
ружится монотонно убывающая зависи-
мость. Она позволяет судить о времени
существования спиновой ориентации в
масштабе периода прецессии. В поле на-
пряженностью 1 Э период прецессии со-
ставляет около 1 мкс. Чем быстрее исче-
зает ориентация, тем больше нужны поля,
-ь
чтобы заметить поворот<5>»

ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ ДЕТЕКТОР

ОРИЕНТАЦИИ СПИНОВ

Как же наблюдать за поведением
ориентированных электронов? Очень про-
сто. Для этого нужно измерить степень
циркулярной поляризации вдоль оси z из-
лучения полупроводника, которое возни-
кает при переходе электронов из зоны
проводимости в валентную зону, т. е. ре-
комбинационного излучения. Можно по-
казать, что при рекомбинации электронов
работают те же соотношения, как и при
поглощении световых квантов, и если за
счет поглощения циркулярно поляризо-
ванного света оказалось <S> = 1/4, то сте-
пень циркулярной поляризации люминес-
ценции

Р= (Г+ — Г_)/(Г+ -4- г__) = <s>,

Где г+ и г_	— число право-

и левополяризованных фотонов рекомби-
национного излучения. Таким образом, по
величине р можно следить за поведени-
ем среднего электронного спина.

Эксперимент проводится с помощью
специального оптического анализатора,
сортирующего право- и левополяризован-
ные фотоны, излученные кристаллом. Под-
считав раздельно число г+ и Г_ можно
определить р .

Так как спиновая ориентация фото-
возбужденного электрона сохраняется не-
долго, надо «успеть» пронаблюдать реком-

30 нГц

Схема оптического детектирования спиновой
ориентации электронов. Излучение лазера, про-
шедшее через циркулярный поляризатор, пред-
ставляет собой поток квантов, поляризованных
по левому кругу. В кристалле возникает ориен-
тация электронных спинов. При рекомбинации
ориентированных электронов испускается боль-
ше левополяризованных фотонов. Кварцевый
модулятор попеременно пропускает только лево-
или только правополяризованные фотоны. Одно-
временно он управляет переключением счетчиков
1 и 2 на выходе фотонного детектора. При этом
счетчик 1 считает число левополяризованных фо-
тонов, а счетчик 2 — число правополяризованных.
Частота переключений равна 30 кГц.

бинационный переход в течение времени,
меньшего времени спиновой релаксации.
Таким образом, циркулярную поляриза-
цию люминесценции легче обнаружить в
случае кристаллов с малым временем жиз-
ни неравновесных электронов. Например,
для кристаллов на основе арсенида галлия
это время составляет 10-8 —10'10 с, и оп-
тическая ориентация легко наблюдается с
помощью рекомбинационного излучения.
Кроме того, у этих кристаллов сравнитель-
но большая величина спин-орбитального
расщепления валентной зоны. «Попасть»
в нужный интервал энергий проще. Требо-
вания к источнику возбуждающего света
снижаются.
УГЛОВОЙ МОМЕНТ ПЕРЕДАЕТСЯ
ЯДРАМ

Одно из наиболее интересных про-
явлений оптической ориентации в полупро-
водниках связано с динамической поляри-
зацией ядер. Ядра характеризуются маг-
нитным моментомцг и ядерным спином I.

Возбужденный и ориентированный
светом электрон может быть захвачен ато-
мом примеси полупроводника. Однако
при этом он может взаимодействовать не
только с ядром примесного атома, но и
с большим числом ядер решетки в преде-
лах так называемого боровского радиуса.
Например, в кристалле GaAs это число
составляет около 105. Если воспользовать-
ся понятием «электронного облака», отра-
жающим квантовомеханический характер
распределения электронов, то оказывается,
что плотность этого «облака» вблизи ядер
решетки в тысячу раз выше, чем в про-
странстве между ядрами. Как раз . это и
приводит к высокрй эффективности так
называемого контактного взаимодействия
электронов и ядер, при котором одновре-
менно изменяется ориентация спинов элек-
трона и ядра. В условиях оптической ориен-
тации осуществляется непрерывная смена
электронов на примесном центре: на ме-
сто рекомбинировавших электронов при-
ходят вновь возбужденные и ориенти-
рованные светом. Каждый из этих элект-
ронов может изменить ориентацию спина
ядра решетки в результате контактного
взаимодействия.

В отличие от электронов, ядра могут
длительно сохранять ориентацию спинов,
и становится возможным накопление зна-
чительной ориентации спинов ядер. Напри-
мер, в чистом монокристалле кремния
ядерная ориентация сохраняется многие
часы. Это позволило Ж. Лампелю в
1968 г.1 увидеть возрастание ядерной на-
магниченности в слабом магнитном поле
после длительного облучения образца цир-
кулярно поляризованным светом. Облу-
ченный кристалл устанавливался в спект-
рометр ядерного магнитного резонанса
(ЯМР), и измерялась увеличенная намаг-
ниченность.

Значительно более простая возмож-
ность детектирования ориентации ядер
связана с их обратным влиянием на спины
электронов.

Если в некоторый момент циркуляр-
но поляризованный свет заменить на непо-
ляризованный, то за счет того же контакт-
ного взаимодействия неориентированные
электроны будут испытывать действие
ориентированных ядер. При этом дейст-
вие ядер можно считать эквивалентным
действию эффективного магнитного поля
Hn-

Очевидно, поле Нк действует также
и на ориентированные электроны. Одно
из возможных проявлений этого поля за-
ключается в его влиянии на скорость спи-
новой релаксации. Например, если направ-
ление внешнего поля совпадает с направ-
лением возбуждающего лазерного луча,
то релаксация замедляется. ПолеНя» скла"
дываясь с внешним полем, может допол-
нительно замедлять релаксацию.

Такое замедление релаксации сред-
него спина электронов было обнаружено
В. Л. Берковицем, А. И. Екимовым и
В. И. Сафаровым2 на кристалле GaAlAs,
все ядра которого парамагнитны. Теория
развита М. И. Дьяковым и В. И. Перелем3.
Прикладывая магнитное поле на частотах
ядерного магнитного резонанса, можно
разрушать ориентацию ядер отдельных
изотопов, уменьшая тем самым суммар-
ное поле. Оказалось, что величина средне-
го электронного спина <S> настолько чув-
ствительна к добавочному полю ядер, что
на опыте можно зарегистрировать изме-
нения в поляризации излучения на часто-
тах ЯМР. Эти опыты проводились в полях
напряженностью больше килоэрстеда. Эф-
фективное поле ядер, действующее на
электронный спин, оказалось такого же
порядка. Большая напряженность эффек-
тивного поля определяется особенностя-
ми распределения электронной плотности
в кристалле, ее концентрацией вблизи
ядер. Вне кристалла, где можно «почув-
ствовать» лишь величины, усредненные по
его элементарным ячейкам, напряжен-
ность поля ориентированных ядер сущест-
венно меньше.

СВЕТ СНИЖАЕТ ЭНТРОПИЮ.

ОХЛАЖДЕНИЕ НАГРЕВОМ

Не останавливаясь на многих эффек-
тах, связанных с существованием сильных

' Lampe I G.— «Phys. Rev. Lett», 1968,
v. 20, p. 491.

2	Берковиц В. Л., Екимов А И.
Сафаров В. И,—«ЖЭТФ», 1973, т. 65
с. 346.

3	Дьяконов М. И, Перель В. И.—
«ЖЭТФ», 1973, т. 65, с 362.
полей ядер решетки, действующих на элек-
троны, мы подробнее рассмотрим магни-
тооптические явления в слабых внешних
полях. В основе этих явлений лежит ох-
лаждение спиновой системы ядер светом.
При определенных условиях передача мо-
мента количества движения от квантов све-
та ядрам может сопровождаться изменени-
ем энергии спиновой системы и ее темпе-
ратуры. Говорить о спиновой температуре,
отличной от температуры решетки, можно
благодаря высокой «термоизоляции» ан-

самбля ядерных спинов. Время передачи

энергии от ядерных спинов в решетку и
обратно может измеряться минутами и
часами. Благодаря спин-спиновому взаи-
модействию соседних ядер, равновесие в
ядерной системе устанавливается значи-
тельно быстрее, за времена порядка
10"4—10"5 с, при этом суммарный спин
ядерной системы не изменяется. Это по-
зволяет ввести спиновую температуру 6 ,
которая может сильно отличаться от тем-
пературы решетки. Чтобы понизить темпе-

Изменение энергии Е системы ядер со спином
1/2 и магнитным моментом ц( в результате их
взаимодействия с электронами е, ориентирован-
ными светом. Во внешнем магнитом поле н
энергия ядер с взаимопротивопо ложными на-
правлениями спинов отличается на величину 2^(4

Начальное распределение ядер по энергиям
N [Е] зависит от величины внешнего поля j_j

и величины локальных полей HJJOH Ориентирован-

ные электроны «избирательно» взаимодействуют
только с ядрами, спин которых направлен про-
тивоположно электронному спину, слева пока-
заны возможные переходы только с понижением
энергии ядер, соответствующие охлаждению
при положительной температуре. При противо-
положной ориентации электронных спинов и по-

ля	переходы сопровождаются увеличе-

нием энергии ядер и происходит охлаждение
системы ядерных спинов при отрицательной тем-
пературе (справа).

ратуру 0 , необходимо перевести энергию
из спинового резервуара в решетку. Это
можно сделать с помощью ориентирован-
ных светом электронов.

Рассмотрим для простоты случай,
когда все электроны ориентированы, а яд-
ра имеют спин, равный 1/2, и положитель-
ный магнитный момент Ц|, т. е. направле-
ния магнитного момента и спина совпада-
ют. Нас интересует такое взаимодействие
электронов и ядер, при котором переворот
электронного спина сопровождается пере-
воротом ядерного спина, так что суммар-
ный спин остается неизменным. Взаимное
опрокидывание электронных и ядерных
спинов приводит к появлению ориентации
в ядерной спиновой системе. Может ли
это сопровождаться изменением ее энер-
гии? Чтобы ответить на этот вопрос, учтем,
что каждое ядро взаимодействует со свои-
ми соседями, Это взаимодействие можно
характеризовать эквивалентным магнитным
полем. Величина и направление этого поля
непрерывно меняются со временем. Сред-
неквадратичное значение локального поля
зависит от концентрации и вида магнитных
ядер. По порядку величины оно состав-
ляет 0,1—10 Э. Если какое-то ядро оказа-
лось в поле 4- Нлок> с равной вероятно-
стью найдется ядро в поле — Нлок. При пе-
ревороте спина ядра, находившегося в по-
ле -Ь Идок, энергия спиновой ядерной систе-
мы увеличится на 2р1НЛ0К, так как для
положительного магнитного момента энер-
гетически выгоднее ориентироваться по по-
лю. Соответственно переворот ядерного
спина, находившегося в поле — НЛОк» будет
сопровождаться уменьшением энергии на
такую же величину. Обмен спинами не
зависит от знака НЛок» поэтому никакого
изменения энергии и температуры спино-
вой системы не произойдет.

Ситуация меняется при наложении
внешнего поля Н . Если тепловая энергия
много больше энергии зеемановского рас-
щепления 2pjH, можно выделить прак-
тически равные группы ядер с противопо-
ложной ориентацией спинов. Распределе-
ние по энергиям внутри каждой группы
отражает влияние локальных по^ей, ^так
как теперь на ядра действует полеН -|- Нлок.

Обратимся к аналогии с газом, на-
ходящимся при некоторой температуре Т.
Выделим группы молекул с большей и
меньшей энергией или группы «быстрых»
и «медленных» молекул. Эти группы в
газе полностью перемешаны. Если нау-
читься сортировать «быстрые» и «медлен-
ные» молекулы, можно было бы отделить,
например, более холодную часть газа.
С такой задачей сталкивался «демон Мак-
свелла», регулировавший одностороннее
движение «быстрых» и «медленных» мо-
лекул через отверстие перегородки в со-
суде с газом. Как известно, демон «пе-
регревался» в тщетной попытке нарушить
второе начало термодинамики и переста-
вал различать молекулы. Односторонний
поток тепла от охлаждаемой части газа к
горячей требует вмешательства извне.

Как же с помощью электронов мож-
но охладить ядерную спин-систему? Рас-
пределение ядер по энергиям спинов во
внешнем магнитном поле позволяет вы-
делить две группы с большей и меньшей
энергией. При взаимодействии с электро-
нами, спин которых ориентирован по полю
Н , возможны переходы ядер лишь с по-
нижением энергии. Число N_ ядер со спи-

ном, направленным против поля Н. умень-
шается, а число ядер со спином, направ-
ленным по полю, увеличивается. В системе
ядерных спинов возникает упорядочение,
которое можно характеризовать величиной
обратно пропорциональной температу-
ре В . Таким образом, благодаря избира-
тельному действию ориентированных элек-
тронов только на одну группу ядер, энтро-
пия ядерной спин-системы понизилась.
Естественно, что «электронный демон»
должен «срабатывать» не более одного

Вклад поля ядер в зависимо сть < S2) от Нх.
Охлаждение ядерной спин-системы регистриру-
ется по возрастании^ ядерной поляризации вдоль
внешнего поля Н , перпендикулярного лучу
света. Поляризация измеряется по ее влиянию
на прецессию электронных спинов за счет эф-
фективного поля	. Ох лаждение достигается

путем синхронной модуляции на частоте 30 кГц
поляризации света (о+^о") и слабого (0,25 Э],
продольного лучу света, поля Н. При синфаз-
ной модуляции температура положительна (кри-
вая 1), усиливает действие внешнего поля.
Кривая 2 получена без охлаждения (-=о).
При противофазной модуляции	и Н ц из-

меняются одновременно, но остаются противо-
положно направленными) температура системы
ядерных спинов отрицательна. Прецессия элект-
ронных спинов умедляется (кривая 3], так как
возникло поле , противоположное внешнему.
раза, так как если появляются электроны с
ориентацией против поляН,начнутся пере-
ходы с увеличением энергии ядер. Элек-
тронный газ необходимо поддерживать в
неравновесном состоянии. Быстрая смена
электронов обеспечивается рекомбинаци-
онными процессами. На место рекомбини-
ровавших приходят электроны, возбужден-
ные и ориетированные светом.

Если постоянно поддерживать ориен-
тацию электронов против поля, появляет-
ся преимущественная ориентация ядерных
спинов также против поля. В термодина-
мическом равновесии такая ориентация
имела бы место при отрицательной тем-
пературе, поэтому можно Говорить, что
в данном случае охлаждение системы
ядерных спинов происходит при отрица-
тельной температуре.

Отметим, что энергия спиновой си-
стемы при этом повышается за счет энер-
гии решетки. При положительной темпе-
ратуре охлаждение сопровождается пере-
носом энергии в обратном направлении,
т. е. от ядерных спинов к решетке. В обо-
их случаях энтропия спиновой системы
понижается. После выключения поля энт-
ропия возрастает за время, определяемое
спин-решеточным взаимодействием.

«ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЙ ТЕРМОМЕТР»
РЕГИСТРИРУЕТ ОХЛАЖДЕНИЕ

Как убедиться, что свет охладил си-
стему ядерных спинов? Для этого можно
воспользоваться тем обстоятельством, что
охлажденная спин-система должна сильнее
поляризоваться во внешнем магнитном
поле, т. е. по увеличению поляризации во
внешнем поле можно судить о степени
охлаждения системы ядерных спинов. При
этом направление поля уже не имеет зна-
чения, так же как не имеет значения на-
правление первоначальной ориентации
электронов. Поляризация в этом случае
должна определяться только величиной
магнитного поля и температурой спин-
системы.

Итак, при низкой температуре 0 уже
в малом поле может возникнуть термоди-
намически равновесная ориентация ядер
вдоль направления поля Н, и «поляриза-
ционный термометр» измеряет понижение
температуры по увеличению равновесной
поляризации ядер. Чтобы отличить эту по-
ляризацию от неравновесной, направление
которой задается светом, удобно разде-
лить функции «охлаждающего» и «изме-

рительного» полей4 *. Для этого будем с
некоторой частотой переворачивать элект-
ронный спин < S >, что легко сделать, меняя
знак циркулярной поляризации возбуж-
дающего света. В кристаллах типа арсени-
да галлия спин < S > практически безынер-
ционно «следит» за переключениями по-
ляризации вплоть до частот 108—1010 Гц.
Если направление поля Н параллельно лу-
чу света и остается постоянным, охлажде-
ние невозможно, так как поток энергии из
спиновой системы при	компенси-

руется обратным потоком из решетки, ког-
да <S>. Однако если синхронно изме-
нять направление^) и Н,охлаждение
произойдет. Причем при <S)ffH (син-
фазная модуляция) охлаждение происхо-
дит п(эи положительной температуре, а при
<S>|^H — при отрицательной. Как в том,
так и в другом случае, среднее по времени
магнитное поле, а следовательно, и ядер-
ная поляризация отсутствуют. Если теперь
приложить постоянное поле Н± перпен-
дикулярно лучу возбуждающего света,
можно увидеть увеличенную ядерную по-
ляризацию вдоль этого поля. Измеритель-
ное поле Н±не влияет на спиновую темпе-
ратуру, так как его направление перпен-
дикулярно направлению среднего спина
электронов< S >.

Удобнее всего детектировать ядер-
ную поляризацию по влиянию на величину
< S > эффективного магнитного поля ядер
Н^, о котором говорилось выше. Это по-
ле действует на средний спин электронов
<S> совместно с внешним полем. Таким
образом, увеличение поляризации ядер
сказывается на величине <S>, и, наблюдая
в эксперименте степень циркулярной по-
ляризации рекомбинационного излучения
при различных величинахН ,можно по-
лучить кривые, определяющие вклад поля
ядер Hn в зависимость <SZ> от Н±

В результате такого эксперимента
оказалось, что включение слабого магнит-
ного поля, осциллирующего синхронно с
изменением поляризации света, приводит
к возникновению на порядок большего
дополнительного поля Н^. При этом четко
проявляется различное действие Нм при
положительной и отрицательной темпера-
туре системы ядерных спинов (синфазная
и противофазная модуляция поляризации
света и «охлаждающего» поля). Величина

4Флейшер В. Г., Джиоев Р. И.,
Захарченя Б. П.— «Письма в ЖЭТФ»,

1976, т. 23, с. 22.
О , зарегистрированная в эксперименте,
лежит в диапазоне 10-3—10'4 К. Как пока-
зывает теория5, возможно охлаждение
ядерной спин-системы до температуры по-
рядка 10'6К.

КРИСТАЛЛ ИГРАЕТ ГРАНЯМИ

До сих пор мы не касались влияния
особенностей строения внутрикристалли-
ческого поля. При охлаждении ядерной
спин-системы и изучении магнитооптиче-
ских явлений в слабых полях это влияние
приводит к ряду ярких эффектов. Так, по-
ворачивая кристалл вокруг оси z, вдоль
которой распространяется свет, можно
убедиться, что действующее на электроны
поле ядер зависит не только от величины
внешнего поля Н± , но и от его ориентации
относительно осей кристалла. Совокуп-
ность зависимостей <SZ> от Нх для различ-
ных углов между направлением поля н и
выбранным направлением в кристалле об-
разует сложную поверхность, симметрия
которой отражает симметрию кристалла.
В результате экспериментов с кристаллом
Ga(b75A!0>26As, проведенных совместно
с В. А. Новиковым, была построена такая
поверхность, напоминающая горный пей-
заж. Лазерный луч падал перпендику-
лярно одной из граней куба в направле-
нии, которое принято обозначать [001].
Кристалл охлаждался до температуры жид-
кого азота. Описывая наблюдаемый в
эксперименте «пейзаж», мы отметили бы
узкий центральный пик и боковые верши-
ны, ущелья, уступы, отвесные скалы, по-
логие спуски и пещеры. Если двигаться
от центрального пика по ущелью в на-
правлении, обозначенном [110] (это на-
правление диагонали грани куба), можно
оказаться над входом в пещеру. Дальше
можно только «спрыгнуть». И поляриза-
ция рекомбинационного излучения, отра-
жающая поведение проекции спина<Б2>,
такой прыжок совершает! Это происходит
в магнитном полеНхнапряженностью око-
ло 100 Э. Далее можно или продолжать
монотонный спуск, или подняться в пеще-
ру. Эта пещера имеет один вход, а выйти
из нее можно двумя путями. Кроме об-
ратного пути, есть возможность дойти до
стенки пещеры. Отсюда <S2> совершает
скачок вверх. Обследуя окрестности вбли-
зи пещеры снаружи, мы попадаем в зону

сильного «тектонического» движения.
Здесь удается наблюдать незатухающие
колебания <SZ>, своего рода «спинотрясе-
ние». Период этих колебаний, в зависимо-
сти от координат точки наблюдения, ле-
жит в диапазоне от единиц до десятков
секунд. Колебания носят релаксационный
характер. Их амплитуда может достигать
73 от максимальной величины. Изобрази-
тельные средства не позволяют передать
всю гамму движений поверхности <SZ>.
Условно эти движения можно представить
рядом гряд в зоне углов, где наблюда-
ются незатухающие колебания. При накло-
не граней кристалла или при наклоне маг-
нитного поля относительно светового луча
«горы» перестраиваются, одни вершины
поднимаются, а другие опускаются6.

ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ И МАГНИТНОЕ
УСИЛЕНИЕ

В чем же причина столь многообраз-
ного проявления оптической ориентации
в сравнительно слабом магнитном поле?
Она заключается во взаимодействии и взаи-
мозависимости ориентированных светом
электронных и ядерных спинов. Как мы
видели, спиновая температура ядер опре-
деляется величиной< S >. В свою очередь,
<S> зависит от эффективного поля ядер
Hn , возникающего при охлаждении. Это
определяет отличие сложного «поведе-
ния» <SZ> , о котором говорилось выше, от
простой лоренцовской монотонно убываю-
щей кривой, описывающей прецессию
электронного спина под действием только
внешнего поля. Взаимная зависимость
< S > и Hn эквивалентна обратной связи
в системе электронных и ядерных спинов.
Коэффициент обратной связи может
быть как положительным, так и отрица-
тельным. Изменяя величину и ориен-
тацию внешнего магнитного поля, можно
изменять глубину и знак обратной связи.
Большие периоды колебаний, возникаю-
щих при положительной обратной связи,
определяются колебаниями спиновой тем-
пературы 0 . Наблюдаемые на опыте из-
менения степени циркулярной поляриза-
ции рекомбинационного излучения р отра-
жают эти колебания. Для уменьшения или
увеличения 0 необходим обмен энергией
с решеткой, что-требует длительного вре-
мени, поскольку спиновая система ядер
хорошо изолирована. Этим же объясняет-

5 Дь я ко но в М. И., П е р е л ь В. И.—
«ЖЭТФ», 1975, т. 68, с. 1514.

6Новиков В. А., Флейшер В. Г.—
«ЖЭТФ», 1978, т. 74, с. 1028.
Так изменяется степень циркулярной поляриза-
ции люминесценции, проекция среднего спина
и намагниченность электронов вдоль луча света
при изменении величины и направления магнит-
ного поля, перпендикулярного лучу. Свет рас-
пространяется вдоль оси z.	->

Поверхность < Sx > как функция Н± получена
экспериментально при поворотах кристалла ^во-
круг лазерного луча. Добавочное поле ядер

значительно ускоряет прецессию электронных
спинов в малых полях, что приводит к образо-
ванию узкого центрального пика (в области
меньше 2 Э). Возрастающее внешнее поле Н х
компенсирует действие поля	в области 40—

60 Э, что приводит к образованию боковых вер-
шин. Здесь прецессия электронных спинов за-
медляется. Когда направление [110] диагонали
грани куба близко к направлению поля Н
наблюдаются «скачки» и осцилляции поляриза-
ции люминесценции. Функция < S2 > для направ-
ления [110] многозначна. Гистерезисные явле-
ния и «скачки» поляризации наблюдаются в
диапазоне углов ±5° относительно направле-
ния [110]. К этой области непосредственно при-
мыкает область незатухающих колебаний поля-
ризации (в пределах 5—12е). Кристаллографи-
ческие оси показаны черными стрелками.
ся «затягивание» во времени «скачков» по-
ляризации из одного устойчивого состоя-
ния в другое. При этих «скачках» также
происходит изменение спиновой темпера-
туры. Чем слабее внешнее поле, «чувст-
вующее» электронные спины, тем меньше
ядерная поляризация, которая проявляет-
ся в магнитооптических эффектах7. В об-
ласти слабых внешних полей напряжен-
ность поля может значительно превы-
шать величину внешнего поля. Это экви-
валентно своеобразному магнитному уси-
лению.

ЧТО ДАЕТ ОПТИЧЕСКАЯ
ОРИЕНТАЦИЯ СПИНОВ
В ПОЛУПРОВОДНИКАХ

Мы не имеем возможности в этой
статье рассказать о других многочислен-
ных эффектах, связанных с оптической
ориентацией спинов в полупроводниках.
«Меченные» по спину электроны — это
удобный индикатор многих физических
характеристик полупроводниковых кри-
сталлов. С их помощью успешно иссле-
дуется диффузия носителей тока, кине-
тика рекомбинации и спиновой релаксации,
поверхностные свойства кристаллов, па-
раметры их энергетических зон. С помо-
щью оптической ориентации можно очень
просто измерять времена жизни и спино-
вой релаксации электронов в интервале
10’8 *—10”11 с, детектировать ядерный
магнитный резонанс в объеме 10“4 мм3.

В этой статье упор был сделан на
проявление оптической ориентации в сла-
бых магнитных полях. Именно здесь наи-
более ярко проявляются возможности
циркулярно поляризованного света как
тонкого инструмента, воздействующего
на электронные и ядерные спины. При
ориентации спинов с помощью сильных
магнитных полей — методом «грубой си-
лы» — теряются возможности исследова-
ния взаимодействий внутри спиновых си-
стем. Многие связи оказываются разорван-
ными сильным внешним воздействием.
Конечно, поляризованный свет далеко не
всегда может заменить сильное магнитное
поле. Действие поля более универсально.
Однако при определенных условиях свет
может делать то, что «не под силу» магнит-
ному полю. Поляризованный луч «заводит»
сложный механизм взаимодействия элект-

ронных и ядерных спинов в полупровод-
нике. Уже слабые внешние поля могут
существенно влиять на работу этого чув-
ствительного механизма.

Оптическая ориентация спинов по-
лупроводника просто создается и просто
наблюдается. Ею легко управлять. Полу-
ченные в последнее время эксперимен-
тальные результаты открывают перспекти-
вы использования ориентированных светом
спинов для оптической записи, запомина-
ния и считывания информации, для созда-
ния управляемых поляризованных ядер-
ных мишеней.

Постоянное стремление физиков к
экстремальным воздействиям на исследуе-
мые объекты—стремление к «сверхвысо-
кому» или «сверхнизкому» — сопровож-
дается, как правило, созданием все более
и более сложных установок и устройств,
требует все больше усилий и затрат. Ме-
тод оптической ориентации спинов в полу-
проводниках позволяет сделать исключе-
ние из этой общей тенденции. Простыми
техническими средствами можно получать
и наблюдать очень высокую намагничен-
ность вещества и очень низкую спиновую
температуру. Этот метод еще далеко не
исчерпал себя. В исследованиях последних
лет неоднократно обнаруживались неожи-
данные возможности оптической ориен-
тации в полупроводниках. Можно надеять-
ся, что в скором времени это красивое
физическое явление найдет широкое при-
менение.

7 Захарченя Б. П,, Флейшер В. Г.—

«Изв. АН СССР. Сер. физ.», 1976, т. 40,

с. 1839.
ПРОБЛЕМЫ ОХРАНЫ ПРИРОДЫ ЗАПАДНОГО
КОПЕТДАГА

В последние годы вопрос охраны природы особенно
остро стоит в отношении аридных областей, где нарушение
устойчивых природных связей, как правило, приводит к не-
обратимым изменениям в ландшафте. К принятию экстренных
мер по охране природы западного Копетдага призывают бо-
таники Туркмении и Москвы.

Пока еще не поздно...

О. Ф. Мизгирева, К. П. Попов

Чрезвычайная многоликость и свое-
образие природы нашей страны особенно
резко проявляется в горных районах Сред-
ней Азии. Неповторимы здесь природные
комплексы высокогорий Памира, Гисса-
ро-Дарваза, а также невысоких Туркме-
но-Хорасанских гор, которые на нашей
территории представлены хребтами Копет-
дага. Протяженность Копетдага состав-
ляет около 600 км, максимальная высота
на территории Ирана достигает 3117 м, а
в пределах Туркмении — немногим более
2000 м над ур. м. Флора Копетдага до-
вольно разнообразна (около 1800 видов),
по богатству эндемиками (18%) она не
имеет себе равных среди других горных
систем Средней Азии. Богатство и разно-
образие растительного и животного мира
западного Копетдага привлекали внима-
ние биологов еще в конце XIX—начале
XX в. В то время западный Копетдаг еще
был покрыт арчой и довольно богат вод-
ными источниками. В горах водилось
множество безоаровых козлов, диких ба-
ранов-уриалов, были обычны барсы и ге-
парды, встречались даже тигры. В пред-
горьях паслись табуны грациозных джей-
ранов и куланов, ныне уцелевших лишь в
Бадхызском заповеднике, на крайнем
юге Туркмении.

По-настоящему же изучать природу
Копетдага начали после революции, когда
началась инвентаризация флоры Туркме-
нии. Целый ряд новых для науки видов рас-
тений описали М. Г. Попов, Е. П. Коровин,
Е. Г. Черняковская, краткий очерк рас-
тительности западного Копетдага дал
И. А. Линчевский. В начале 30-х годов в
пос. Кара-Кала, расположенном у под-
ножия южного склона западного Копетда-
га, в Сумбарской долине, по инициативе
Н. И. Вавилова была организована Турк-
менская опытная станция Всесоюзного
института растениеводства. В специальной
докладной записке правительству Турк-
менской ССР Вавилов писал в 1936 г., что
Кара-Калинский район является одним
из мировых очагов формирования ценней-
ших плодовых пород зоны сухих субтропи-
ков, и отмечал необходимость организа-
ции в юго-западном Копетдаге заповед-
ника для сохранения здесь богатейшего
генофонда диких плодовых растений1.

Прав был Вавилов, уже тогда прояв-
ляя большую озабоченность о сохранении

’Вавилов Н. И. О дикорастущих пло-
довых ресурсах Копетдага.— «Растительные
ресурсы», 1965, т. 1, вып. 3.
Ольга Фоминична Мизгирева, кандидат биологических наук, ди-
ректор Туркменской опытной станции Всесоюзного института
растениеводства им. Н. И. Вавилова. Ботаник. Автор монографии:
Мандрагора туркменская. Л., 1955.

Константин Павлович Попов, кандидат биологических наук, за-
меститель директора по научной работе этой же станции. Бота-
ник. В журнале «Природа» опубликовал статью «Памятник при-
роды» (1966, № 4).

растительных богатств не только Копетда-
га, но и всей нашей страны для грядущих
поколений. С тех пор многое безвозврат-
но уже утеряно.

Однако еще и сейчас по склонам и
в ущельях юго-западного Копетдага ши-
роко распространены дикорастущие гра-
нат, инжир, яблоня, грецкий орех, фисташ-
ка, алыча, несколько видов миндаля, груш,
боярышника, шиповника и вишни. Из лиан
встречается виноград, местами непролаз-
ные заросли образует ежевика. Попада-
ются также мушмула, айва, рябина гре-
ческая и унаби, или зизифус. Отдельные
дикорастущие виды грецкого ореха и мин-
даля обыкновенного отличаются крупны-
ми плодами и тонкой скорлупой, не усту-
пая по этим признаками качеству орехов
многих селекционных сортов. Некоторые
виды винограда, инжира и боярышни-
ка понтийского обладают настолько цен-
ными свойствами, что при отборе лучших
форм вполне достойны введения в садо-
водство в качестве новых видов плодовых
деревьев.

Однако юго-западный Копетдаг от-
личается богатством не только диких пло-
довых растений, но и многими ценными
для науки и практики травянистыми рас-
тениями. Именно здесь в 1938 г. была

обнаружена и впервые описана мандрагора
туркменская (Mandragora turcomanica)2.
Представители этого древнего рода из се-
мейства пасленовых нигде более на тер-
ритории СССР не встречаются. Еще со
времен античного мира мандрагора была
окутана легендами о чудодейственных
свойствах этого растения. При введении
в культуру и селекции она может стать
новым овощным растением, а также источ-
ником биологически активных и лекарст-
венных веществ. Только в отдельных
ущельях юго-западного Копетдага обита-
ет также еще один представитель пасле-
новых — красавка Комарова.

Флора западного Копетдага богата
также дикими сородичами культурных
форм пшеницы, ячменя, ржи, овса и дру-
гими ценными травами из семейств злако-
вых и бобовых. Они отличаются повышен-
ной устойчивостью к засухе и грибковым
заболеваниям, представляя собой ценней-
ший генофонд для селекции зерновых и
кормовых культур.

Интересен и богат Копетдаг высо-

2Мизгирева О. Ф. Новый вид ман-
драгоры в Туркмении.— «Проблемы бота-
ники», 1955, т. 2.

Леса обычно жмутся по ущель-
ям, поэтому издали горы кажут-
ся безлесными.

Фото В. М. Потапова.

Монокарпическое зонтичное до-
рема Эчисона (Dorema aitschi-
sonii), цветущее только раз
в жизни, на подгорной лёссовой
равнине.

Фото К. П. Попова.

Туркменская мандрагора (Man-
dragora turcomanica) в природ-
ных условиях (ущелье Кара-
Су).

Фото Г. М. Проскуряковой.
Ярко-желтые цветки штернбергии (Sternberg ia
lutea) появляются поздней осенью.

Фото В. Н. Носульчака.

кодекоративными растениями. Среди них
разнообразием оттенков и яркостью выде-
ляются различные виды тюльпанов, орхи-
дей, ирисов, луков, великолепно цветут
рябчик Радде, гиацинт Литвинова, штерн-
бепгия желтая и другие травянистые рас-
тения. Многие из них обитают лишь в
западной части хребта. Мандрагора
туркменская, красавка Комарова, рябчик
Радде, гиацинт Литвинова, тюльпан Гуга,
орхидные — офрис закаспийский и ятрыш-

ник Федченко, а также груша туркменская
занесены в «Красную Книгу» флоры СССР
и нуждаются в особо надежной охране.

Однако состояние растительности на-
ходится в непосредственной зависимости
от почвенного покрова и водных ресур-
сов. В настоящее время эти ресурсы скуд-
ны. Потребности орошаемого земледелия
в Кара-Калинском районе удовлетворя-
ются за счет грунтовых вод, подаваемых
на поверхность по скважинам с помощью
насосов. Но уровень этих вод из года в год
падает, и это ставит под угрозу дальней-
шее развитие субтропического плодовод-
ства и виноградарства в Сумбарской доли-
не. Между тем еще в недалеком прош-
лом реки и источники Копетдага были
многоводными. В особенности многоводна
была река Атрек и ее главный приток
Сумбар. Это на их стоке базировалось
орошаемое земледелие в средневековом
Дахистане с главным городом Мешеди-
Мисриан. Ныне на месте этого города
руины, а вокруг простирается выжжен-
ная солнцем пустыня. О былом процвета-
нии города свидетельствуют лишь уцелев-
шие минареты да боковые стены величест-
венного портала мечети. Город этот не был
разрушен набегами кочевников, он прекра-
тил свое существование от безводья.
А ведь ранее воды здесь было много. Еще
и сейчас вдоль русла Сумбара можно на-
считать более десятка водяных мельниц —
немых свидетелей его многоводности в
недалеком прошлом. В настоящее время
Сумбар совершенно не удовлетворяет
потребности долины в поливной воде и
в сухие годы летом пересыхает.

Что же случилось, почему так резко
оскудели водные ресурсы не только запад-
ной части, но и всего Копетдага?

Наука не располагает никакими дан-
ными о сокращении осадков на юге Турк-
мении в позднем антропогене. Все дело
в том, что по мере увеличения численно-
сти местного населения и развитого уровня
его культуры на Копетдаге все более уси-
ливались рубки лесов. В особенности они
возросли в XIX в. и в первой половине
текущего столетия, что привело к почти
полному оголению хребта от древесно-
кустарниковой растительности. Она сейчас
относительно уцелела лишь в немногих
труднодоступных и удаленных от посе-
лений человека ущельях. Но и здесь про-
должаются так называемые санитарные^
рубки для плановой заготовки топливной
древесины. Подлинным бедствием для
остатков лесной растительности стали
козы. А ведь козы, по меткому выраже-
нию ботаника В. И. Талиева, представляют
собой бритву земли, которая оголила в
свое время побережья Средиземного
моря на юге Европы. И если уже сейчас
не будут предприняты решительные ме-
ры по полному запрещению содержания
коз в горных районах аридных зон СССР,
эта же участь в скором времени постигнет
не только предгорья Копетдага, но и дру-
гих горных систем Средней Азии.

Уничтожение лесной растительно-
сти Копетдага шло ускоренными темпа-
ми, нарушился и почвенный покров хреб-
та, что резко усилило поверхностный сток
осадков. Выпадающие осадки быстро ска-
тываются со склонов и при обильном вы-
падении дождей вызывают грозные селе-
вые паводки. В такие периоды Сумбар
резко вздувается, лавина воды смывает
на своем пути мосты и вырывает с корнем
прибрежные деревья.

Выход из создавшегося положения
напрашивается сам собой. Необходимо

Рябчик Радде (Frtillaria raddeaua) в цвету.

Фото К. П. Попова.

зарегулировать сток осадков. А это невоз-
можно осуществить без восстановления
вдоль реки Сумбар и ее притоков лесной
растительности. Наиболее радикальный
путь — создание вдоль бассейна реки
Сумбар Сюнто-Хасардагского заповед-
ника. Эта мера позволит разрешить
не только водную проблему Сумбарской
долины, но и сохранить бесценный гено-
фонд диких плодовых, кормовых, лекар-
ственных и декоративных растений запад-
Стадо уриалов.

Фото В. М. Потапова.

ного Копетдага. Вместе с тем заповедник
станет резерватом для восстановления
фауны и размножения промысловых жи-
вотных, а также змей, поставляющих яд
для лекарственной промышленности стра-
ны. Их численность за последнее время
сильно сократилась. Мы убеждены, что со-
хранение флоры, а также восстановление

лесной растительности и фауны этого
района возможно лишь в рамках абсолют-
но заповедного режима.

Вопрос о необходимости организа-
ции Сюнто-Хасардагского заповедника в
последние годы поднимался неоднократно.
О необходимости создания этого заповед-
ника3 во имя сохранения фауны вынесла
свое решение и Центральная лаборатория
охраны природы Министерства сельского

3 К а р а с е ва С. Е., Макеев В. М.,
Мамаев Ю. В. Нужен заповедник в
Копетдаге.— «Природа», 1972, № 9.
хозяйства СССР. Выступлений по этому по-
воду в печати и на различных форумах бы-
ло более чем достаточно. Но вопрос этот
все еще не решен положительно. Это не
может не беспокоить природоохранные
органы и общественность республики.

Ведь нарушение неповторимого природно-
го комплекса и обеднение генофонда по-

лезных для человека растений, а также
истребление промысловых животных за-
падного Копетдага продолжается и в наше
время. Нужно спешить с принятием дей-
ственных мер по восстановлению живой
природы этого уникального уголка сухих
субтропиков Туркллении, пока еще не
поздно...

Кара-Су — одно из ущелий в западном Копетдаге

Г. М. Проскурякова, Н. Б. Белянина

Галина Михайловна Проскурякова, кандидат биологических наук,
заведующая Гербарием Главного ботанического сада АН СССР.
Ботаник, занимается изучением флоры и растительного покрова
Средней Азии.

Нина Борисовна Белянина, кандидат биологических наук, млад-
ший научный сотрудник отдела флоры Главного ботанического
сада АН СССР. Ботаник, занимается изучением анатомии и морфо-
логии растений.

Своеобразие и богатство флоры и
растительности юго-западного Копетдага
во многом определяется его благоприят-
ными климатическими условиями: отгоро-

Фото Г. М. Проскуряковой.

женный от пустынь Передовым хребтом
и Сюнто-Хасардагской грядой, открытый
к западу и замкнутый с востока, этот рай-
он получает максимум осадков, которые
приносят каспийские ветры. Зимою силь-
ные морозные ветры с севера сюда не
проникают. Сравнительно мягкие и благо-
приятные условия климата способствовали
сохранению в этом районе остатков древ-
них прикаспийских широколиственных
лесов.

В сухих горах Копетдага древесно-
кустарниковая растительность не образует
самостоятельного высотного пояса. Даже
в юго-западном Копетдаге, лучше увлаж-
ненном, заросли деревьев и кустарников
жмутся к ущельям и поднимаются по ним
от нижнего пустынного до самого верха
последнего степного пояса. Скрытые, за-
гороженные от пустынного зноя ущелья-
ми, деревья совсем не видны, поэтому из-
дали горы выглядят такими же выжжен-
ными и однообразно сухими, как и под-
горная равнина. Но загляните в ущелье —
и вы увидите другой мир. Вероятно, толь-
ко тот, кто часами поднимался сожженны-
ми и высушенными солнцем пустынными
холмами предгорий, бесцветными и од-
нообразными, может сполна оценить вне-
запную перемену, когда тропа, наконец,
сворачивает в ущелье. Густая тень широ-
колиственных деревьев, непролазные, не-
проницаемые заросли ежевики, мягкие
нежные травы, яркие цветы, влажный про-
хладный воздух, густой запах цветов и
сырой земли, шумная птичья возня! Сам
себе не веришь, что от спекшейся пусты-
ни тебя отделяет десятиминутный переход.
Этот контраст двух таких непохожих и так
близко лежащих миров производит оше-
ломляющее впечатление.

В ущельях сосредоточена практиче-
ски вся теплолюбивая флора широколи-
ственных деревьев и трав западного Ко-
петдага. В этих ущельях большое количе-
ство эндемичных видов, здесь же много
диких плодовых растений, представляющих
большой интерес и ценность для селек-
ционера.

Флористическое богатство ущелий
западного Копетдага уже давно сделало
их популярными среди ботаников; такие
ущелья, как Иол-Дере, Пор-Дере, Ай-Де-
ре, Гюэн, известны многим. Сейчас очень
остро встал вопрос об их охране — раз-
витие транспорта сделало эти ущелья лег-
ко доступными и совершенно беззащит-
ными перед людьми. Вопрос об этом под-
нимался не один раз.1.

Предложено было создать заповед-

’ К л ю ш к и н Е. А. О сети заповедных
участков в Туркмении.— «Изв. АН ТуркмССР.
Сер. биол. науки», 1970, № 6; Охрана
природы Туркмении и наши задачи. Аш-
хабад, 1972.

ники в перечисленных ущельях, однако
«воз и ныне там», а разрушение природы
идет быстрым темпом — вырубают дере-
вья и кустарники, значительные участки
вытаптывают, замусоривают, стравлива-
ют скотом, исчезают редчайшие виды,
природный генофонд плодовых оскудева-
ет. Научная ценность территорий, которые
предполагается сделать заповедными, на
глазах падает.

Мы считаем целесообразным к спис-
ку рекомендованных к той или иной фор-
ме охраны ущелий западного Копетдага
прибавить (пока не поздно!) еще одно —
ущелье Кара-Су. В этом ущелье, несмотря
на выпас скота, сохранились в относитель-
но хорошем состоянии специфичные, ти-
пичные для западного Копетдага расти-
тельные сообщества. Помимо широкого
круга обычных, здесь произрастает мно-
жество узкоэндемичных или очень редких
видов. Растительный покров Кара-Су, кро-
ме большого флористического богатства,
отличает и очень высокая видовая насы-
щенность. Например, на участке в 100 м2
по склону ущелья до русла ручья было
собрано более 160 видов сосудистых рас-
тений— цифра для этих мест очень вы-
сокая.

Ущелье Кара-Су спускается в долину
р. Сумбара с Сюнто-Хасардагской гряды.
Узкое и глубокое вверху, оно постепенно
понижается к югу, дробится на отдельные
рукава и отвершки. По дну ущелья протя-
нулось узкое—перепрыгнуть можно без
труда — русло ручья. В мае оно уже су-
хое, только местами под валежником, за-
валившим ручей, можно разыскать неболь-
шую лужицу. Однако увлажнены эти ме-
ста сравнительно неплохо — об этом го-
ворит характер самой растительности.
В русле и по сторонам растут старые ивы,
кавказский каркас, дикая айва, бархатный
бересклет, дикая слива и вязы. Дикий ви-
ноград накрыл вершины деревьев как бы
толстым зеленым одеялом, кое-где про-
колотым острыми тонкими лучами солнца.
Старые виноградные лозы толщиною в ру-
ку сплели и связали стволы деревьев и
кусты ежевики в мощную арматуру, через
которую можно пробраться только тропою
или местами по самому руслу, где боком,
где на четвереньках. Под плотной зеле-
ной крышей, повисшей высоко вверху, сум-
рачно и сыро. Среди прошлогодней лист-
вы глянцевито светятся крупные широкие
листья. Это — ужовник (Ophioglossum
vulga+um), чрезвычайно редкий в Средней
Азии папоротник. В Туркмении же — это
его единственное местонахождение. Впер-
Заросли боярышника и дикого граната в вер-
ховьях ущелья Кара-Су.

вые он был найден нами в 1960 г. в ущелье
Иол-Дере. Но с тех пор, как там построи-
ли пионерлагерь, а само ущелье стало
излюбленным местом отдыха, ни ужовни-
ка, ни росшего там вместе с ним тайника
(Listera ovata) никто уже не видел. В Ка-
ра-Су растут и другие папоротники; по-
мимо обычного Cystopteris f i I ixf ragi I i s
и венерина волоса (Adiantum capillus ve-
meris) еще и Cheilanthes persica, который
представляет большую редкость для за-
падного Копетдага.

Вверх по склонам ущелья виноград
не поднимается — там для него слишком
сухо. Зато колючие плети ежевики густо
заплели кусты боярышника, дикой сливы,
дерена и сделали склоны местами совер-
шенно непроходимыми. Дуговидно изог-

нутые, крепкие и длинные побеги ежевики
образовали плотный пружинистый свод,
под которым совершенно отсутствует тра-
вяной покров — слишком мало света. Зато
там, где есть «окна», поднимаются строй-
ные нежные орхидеи, которые нашли в
этих зарослях защиту не только от паля-
щего зноя, но и от вытаптывания: офрис
закаспийский— прекрасная эндемичная
орхидея (растет только в ущельях запад-
ного Копетдага), обезьяний ятрышник
(растет в Крыму и на Кавказе, в Средней
Азии известен тоже только в западном
Копетдаге) и др. Выше по склону под
сумрачными сводами ежевики начинают
попадаться и крупные розетки темно-
зеленых мясистых листьев туркменской
мандрагоры. Это, пожалуй, одно из самых
замечательных растений западного Ко-
петдага.

Туркменская мандрагора (Mandrago-
ra turcomanica) была открыта и описана
О. Ф. Мизгиревой сравнительно недавно —
в 1938 г. Впервые она была найдена в уро-
чище Шевлан близ Кара-Калы, затем в ря-
де ущелий поблизости. Замечательные ле-
карственные свойства этого растения вы-
зывали к нему всегда большой интерес.
Издавна оно было известно туркменам,
жившим в этих краях и использовавшим
его как источник витаминов, как тонизи-
рующее и даже наркотическое средство.
Эремурус Ольги (Eremurus olgae) на сухом

склоне.

В начале лета в ущелье цветут яйценогая фе-
рула и ковыль Совича.

До поздней осени на облетевших кустах дикого
граната сохраняются плоды, треснувшие и рас-
клеванные птицами.

Гиацинт Литвинова (Hyacinthus litvinovii) цве-
тет в ущелье Кара-Су ранней весной.

В мае по сухим лёссовым склонам в низовьях
ущелья ситцевым ярким ковром цветет амбер-
боа (Amberboa amberboi).

Инжир в ущельях юго-западного Копетдага
обычно обитает в трещинах скал.

Фото К. П. Попова.

А позже оно привлекло внимание ботани-
ков, стремившихся полнее изучить его
свойства. В результате популяция его
сильно поредела, в ряде ущелий его сов-
сем не осталось; в урочище Шевлан, где
впервые растение было обнаружено, осе-
нью 1974 г. мы уже не сумели найти ни
одной особи. А ведь в течение ряда лет
растение это охранялось в природных ме-
стах обитания!

Ареал туркменской мандрагоры ни-

чтожно мал, он не выходит за пределы
нескольких урочищ в ущельях западного
Копетдага. Другие немногие виды этого
рода населяют средиземноморскую об-
ласть (среди них и знаменитая мандра-
гора аптечная (М. off ici narum), хорошо
известная своими тонизирующими свойст-
вами и широко используемая медициной
еще со II в. н. э.); два вида произрастают
в восточных Гималаях и Тибете.

Туркменская мандрагора, по-види-
мому, наиболее ксерофильный вид этого
рода, сохранившийся в ущельях западного
Копетдага как реликт бывших здесь ранее
более влажных лесов. Кратковременность
вегетации растения — приспособление к
резкой сезонности увлажнения — сохрани-
ла ее от вымирания в условиях аридного
климата. В природе туркменская мандраго-
ра цветет и плодоносит, но тем не менее
ни мы, ни другие ботаники не наблюдали
ее всходов или молодых особей. Между
тем семена, высеянные в лаборатории
даже из недозрелых плодов, собранных
в природе, дают 100%-ную всхожесть.
Подавленность семенного возобновления
в естественных условиях настораживает и
показывает, как важна охрана природных
популяций этого растения. В ущелье Ка-
ра-Су популяция мандрагоры многочис-
ленна и представлена взрослыми разновоз-
растными особями: в тени под густым по-
логом ежевики — вегетативными, в про-
светах и по краю зарослей держи-дерева
(т. е. там, где посветлее) — генеративны-
ми. Если не уберечь растения от хищниче-
ского выкапывания и вытаптывания скотом,
популяцию в Кара-Су можно считать об-
реченной.

Выше, уже по сухому склону ущелья,
раскинулись колючие заросли боярышни-
ков (Crataegus ambigua, С. azarolus, С.
pseudoazarolus, С. pseudomelanocarpa), *
желтоцветкового жасмина. На открытых
солнечных склонах — заросли граната. Ди-
кий гранат образует своеобразный тип ку-
старниковых зарослей, чрезвычайно харак-
терных для всего бассейна Сумбара и Чан-
дыра в пределах западного Копетдага. Ко-
лючие гранатовые чащи занимают сухие
щебнистые склоны в самой Сумбарской
долине и довольно высоко поднимаются по
ущельям Сюнто-Хасардагской гряды и
Сумбаро-Чандырского водораздела.

Местами с диким гранатом соперни-
чает культурный, но давно одичавший. Ди-
кий гранат встречается и в некоторых дру-
гих районах Средней Азии, но нигде он
не образует такого характерного «ланд-
шафтного» типа растительности, как в за-
ладном Копетдаге. Обращает на себя вни-
мание великое внутривидовое разнообра-
зие дикого граната, в разной мере моро-
зоустойчивого, разной урожайности, даю-
щего плоды самого разного вкусового до-
стоинства и величины. Средняя часть
склонов ущелья занята зарослями держи-
дерева, образующего самостоятельное
сообщество, также очень характерное для
западного Копетдага. И хотя вид этот до-
ходит до южного Памиро-Алая, нигде бо-
лее не стал он эдификатором столь харак-
терного для ландшафта сообщества.

Крутые склоны ущелья заросли тра-
вой, в которой преобладают однолетники.
В середине мая травы уже подсохли, шур-
шат под ногами. Но в зарослях держи-де-
рева, среди боярышников еще много зе-
лени. Здесь можно встретить любопытные
и редкие виды: например, туркменский
гребенник—злак, не встречающийся ни-
где в СССР, кроме западного Копетдага,
да и здесь он представляет значительную
редкость, или маленькое зонтичное — би-
фора лучистая,— известное только на Кав-
казе и в других ущельях бассейна Сумба-
ра — Кара-Су и Ай-Дере, или изящный
колокольчик легузию, который встречает-
ся в Средней Азии только в западном Ко-
петдаге, причем всего в двух местах, одно
из которых — ущелье Кара-Су, и т. д.

Сухие открытые склоны, обращен-
ные к югу, поросли тимьяном и зизифо-
рой, на щебнистых местах серыми пятнами
встречается полынь. А весною и эти скло-
ны богаты красками. В Кара-Су множество
луковичных растений из лилейных, ама-
риллисовых, ирисовых. Среди них более
двух десятков видов луков: чрезвычайно
эффектный лук Кристофа с огромным со-
цветием темно-лиловых цветков; лук ги-
гантский, цветочная стрелка которого бо-
лее полутора метров высотою, и др. Ярко-
красные крупные тюльпаны (тюльпаны Гу-
га, Михеля и др.) соперничают со скром-
ным белым некрупным туркменским тюль-
паном. К этому времени обычно уже от-
цвела эндемичная мерендера Иоланты, а
в тени по кустам доцветает роскошный
эминиум Альберта — ароидное с эффект-
ным черно-лиловым покрывалом, прикры-
вающим нежный бледный початок цветков,
и другое ароидное — аройник Королькова.
Наконец, полностью расцветают пышные
высокие эремурусы, которых здесь четыре
вида, а уж за ними ярко-желтые пустын-
ноколосники. И еще долго цветут и до-
цветают по щебнистым местам, по щелям
в сухих скалах ярко-малиновые удушливо-
ароматные чистецы. На хорошо дрени-

руемых открытых склонах небольшими
седыми пятнами выделяются заросли ири-
са Эвбанка — изящнейшего растения, ко-
торому, как и мандрагоре, грозит уничто-
жение из-за его большой привлекатель-
ности. Этот ирис, как и многие другие вы-
сокодекоративные дикие растения Туркме-
нии (тюльпаны, крокусы, гиацинты, эрему-
русы), цветущие весной в ущелье Кара-Су,
внесены в «Красную Книгу СССР» (1975),
так как они находятся под угрозой уничто-
жения.

Список редких или чем-либо заме-
чательных растений ущелья Кара-Су мож-
но было бы продолжить, однако и ска-
занного достаточно, чтобы оценить это
прекрасное с ботанической точки зрения
место. И мы надеемся, что заповедник в
ущелье Кара-Су будет создан прежде, чем
обеднеют его флористические сокровища.
А в качестве первой и обязательной меры
по сохранению растительного покрова и
флоры этого замечательного ущелья дол-
жен быть запрещен выпас!
Ресурсы подземных вод в районе водохранилища

И. В. Гармонов

Доктор геолого-
минералогических наук
Всесоюзный научно-иссл едова-
тельский институт гидрогеологии
и инженерной геологии Мини-
стерства геологии СССР
Мос ква

Сооружение большого
числа водохранилищ наряду
с огромным положительным
народнохозяйственным эф-
фектом вызвало ряд побоч-
ных явлений, в том числе
подпор грунтовых вод и свя-
занное с ним подтопление
прилегающих территорий.
Однако исследования послед-
них лет показывают, что даже
такой негативный факт, как
повышение уровня (подпор)
грунтовых вод в районе во-
дохранилища, может обер-
нуться своей положительной
стороной, помогая решать
проблему водоснабжения
близлежащих	населенных

пунктов.

Заполнение водохрани-
лищ сопровождается проса-
чиванием воды в его берега.
Возникающие при этом филь-
трационные потери из водо-
хранилища могут быть вре-
менными — до насыщения
пород в берегах и установле-
ния подземного стока к
водохранилищу — или по-
стоянными, если уровень
воды в водохранилище выше
водораздела подземных вод.

Схема расположения волжских
водохранилищ.
При заполнении водо-
хранилища происходит филь-
трация воды от водохранили-
ща в сторону водораздела и
от водораздела к водохрани-
лищу. Вследствие этого об-
разуется депрессия уровня
грунтовых вод, ось которой
параллельна борту водохра-
нилища. В последующие годы
идет затопление депрессии
до предельного уровня.

На крупных равнинных
водохранилищах предель-
ный подпорный уровень грун-
товых вод достигается за раз-
ное время в зависимости от
морфологии	вмещающих

пород. В песчаных, хорошо
проницаемых породах, он
формируется в течение пер-
вых 10 лет эксплуатации водо-
хранилища. В супесчаных и
суглинистых отложениях этот
срок существенно больше.

После окончательного
формирования уровня грун-
товых вод выделяется так на-
зываемая приводохранилищ-
ная зона, где режим грунтовых
вод зависит главным образом
от величины колебания уровня
водохранилища и метеороло-
гических факторов, причем
роль последних возрастает
с удалением от берега.

Рассмотрим кратко
процесс подпора грунтовых
вод на примере одного из
участков Куйбышевского водо-
хранилища — наиболее мощ-
ной ступени Волжского гидро-
технического каскада и одного
из крупнейших водохранилищ
страны. Площадь водной по-
верхности водохранилища рав-
на 6450 км2, наибольшая шири-
на у слияния рек Волги и Ка-
мы достигает 40 км, средняя
глубина — 9,4 м, максималь-
ная — 45 м.

Повышение уровня грун-
товых вод на рассматриваемом
участке, расположенном в
головной части водохранили-
ща, происходило следующим
образом. В 1955 г., когда была
затоплена пойма Волги, по-
высился уровень воды только
на первой надпойменной тер-
расе. Весной 1956 г. водохра-
нилище подошло к уступу
третьей надпойменной тер-
расы, и уровень воды в во-
дохранилище превысил уро-
вень грунтовых вод вблизи
него на 6—8 м. Создались

обратные уклоны от водохра-
нилища в сторону водоразде-
ла грунтовых вод, а уровень
грунтовых вод приобрел в
разрезе вид вогнутой, так
называемой депрессионной
кривой. В последующие годы

Инфильтрационный водозабор в
береговой части водохранилища.
Уровень грунтовых вод в процес-
се работы водозабора на приле-
гающем участке понижается, де-
прессионная поверхность приоб-
ретает вогнутый характер.

Водоносные пески

водопроницаемые
породы

уровень грунтовых вод

депрессионная поверх-
ность и направление
движения грунтовых
од

шел дальнейший подъем уров-
ня грунтовых вод, а депрес-
сионная кривая становилась
более пологой. Окончатель-
ный уровень грунтовых вод
установился после 1968 г.
С этого времени в приводо-
хранилищной зоне режим
грунтовых вод тесно связан
с сезонными колебаниями
уровня воды в водохранилище,
определяющими ширину при-
водохранилищной зоны. В рас-
сматриваемых условиях, где
берег сложен хорошо водо-
проницаемыми песчаными от-
ложениями, а колебания
уровня воды в водохранилище
достигают 6—7 м, ширина при-

водохранилищной зоны сос-
тавляет в среднем 5—6 км.
Здесь сезонный режим уров-
ня грунтовых вод характери-
зуется следующими элемен-
тами: весенний подъем, летне-
осеннее высокое положение

и осенне-зимний спад. На
расстоянии свыше 5—6 км
от водохранилища влияние
сезонных колебаний его
уровня не отражается на ре-
жиме грунтовых вод.

При меньших колеба-
ниях уровня воды в водохра-
нилище ширина приводо-
хранилищной зоны умень-
шается. В суглинистых отло-
жениях она обычно
незначительна.

Большое зимнее пони-
жение уровня отмечено, также
на Иваньковском водохрани-
лище. На остальных водохра-
нилищах Волжского каскада
оно не превышает 2 м.

В зоне подпора грун-
товых вод в районе водохра-
нилища образуются значитель-
ные ресурсы подземных вод,
пригодных к эксплуатации
(эксплуатационные ресурсы).
В них входят подземные воды,
накапливающиеся за счет
фильтрации из рек и водо-
хранилищ, уменьшения ч испа-
рения подземных вод при
понижении их уровня и пере-
текания подземных вод из
выше- и нижерасположенных
водоносных горизонтов. Важ-
нейшей особенностью этих
ресурсов, имеющей огромное
практическое значение, яв-
ляется их возобновляемость
в процессе эксплуатации во-
дозаборов.

При работе инфиль-
трационных водозаборов, рас-
положенных вдоль побережья
рек и водохранилищ, основным
источником формирования
эксплуатационных ресурсов
подземных вод будут так на-
зываемые привлекаемые ре-
сурсы, формирующиеся за

Формирование подпора грунто-
вых вод на Волго-Сусканском во-
доразделе Куйбышевского водо-
хранилища.

При заполнении водохранилища
фильтрация воды от водохрани-
лища к водоразделу и обратно
создает депрессию уровня грун-
товых вод, ось которой парал-
лельна борту водохранилища.
В последующие годы депрес-
сионная кривая становится более
пологой, а уровень ее повышает-
ся до. предельного.

счет фильтрации из рек и
водохранилищ.

Нами выполнены расче-
ты эксплуатационных и при-
влекаемых ресурсов подзем-
ных вод водохранилищ всего

Волжского каскада (см. табл.),
которые дают возможность
оценить производительность
инфильтрационных водозабо-
ров4 в зоне влияния водохра-
нилищ до и после их за-
топления.

Из проведенных расче-
тов следует, что эксплуата-
ционных ресурсов подземных

вод в районе водохранилищ
достаточно* для- организации
водоснабжения городов, про-
мышленных предприятий и
других объектов. Качество
подземных вод на большей
части рассматриваемой тер-
ритории вполне удовлетвори-
тельно для целей водо-
снабжения.

Кроме того, при запол-
нении водохранилищ многие
населенные пункты и про-
мышленные предприятия ока-
зываются в зоне затопления
и подтопления, поэтому еще
в период проектирования ре-
шается вопрос о целесообраз-
ности их перенесения на новые
места или создания инженер-
ной защиты. Обычно от затоп-
ления населенные пункты за-
щищаются дамбами обвало-
вания, а от подтопления —
различного типа дорогостоя-
щими дренажными сооруже-
ниями. Так, от вод Куйбышев-
ского водохранилища защи-
щают Ульяновск, Казань и
ряд других населенных пунк-
тов. В пределах влияния Горь-
ковского водохранилища наи-
более значительные дренажные
сооружения созданы в Ки-
нешме, Плесе, Юрьевце,
Костроме, Ярославле.

Но не обязательно вкла-
дывать средства в строитель-
ство защитных сооружений,
так как избежать подтопления
можно путем заложения бе-
реговых эксплуатационных
водозаборов, которые позво-
лят не только защитить
приводохранилищные терри-
тории от подтопления, но и
обеспечат города и поселки
необходимым количеством
воды.

Эксплуатационные (1) и привлекаемые (11) ресурсы подземных вод (в л/с)
водохранилищ Волжского каскада

Водохранилища	Горькове кое		Куйбышевское		Саратовское		Волгоградское	
	1	II	1	II	I	II	1	II

До создания

После создания
Увеличение ресурсов
подземных вод после
создания водохрани-
лища

4 828	3 003	181	807	103 084	36 780	11	038	60	984	28	730

14 124	12 356	266	543	194 172	61 780	36	143	83	453	46	956

9 296	9 353	84	738	91 088	25 000	25	105	22	469	18	226
Нерпичьи лунки и тектоника

Ф. П. Кренделев

Доктор геолого-минералогиче-
ских наук

Геологический институт Бурятско-
го филиала СО АН СССР
Улан-Удэ

Меня всегда занимал
вопрос, почему в лютые зимы в
полутораметровой	толще

льда Байкала не замерзают не-
рпичьи лунки. Считается, что
нерпа поддерживает лунку
своим дыханием, местные
охотники поэтому называют
лунки продушинами, или про-
паринами. Действительно ли
только сама нерпа участвует в
«пропаривании» лунки? Наши
наблюдения показывают, что у
нерпы имеется «помощник» —
тектоника.

Однажды весной, 24 ап-
реля 1974 г., наш самолет шел
низко над Байкалом. С утра
прошел ранний весенний
дождь, и образовался шах.
Так называют гладкую блестя-
щую от воды поверхность льда
байкальские рыбаки и промы-
словики нерпы. Лед стал глад-
ким, прозрачным и в нем от-
четливо проявилась структура
ледяного тюля. Стали видны
крупные льдины, трещины, зо-
ны дробленого льда. Я зари-
совал участок такого шаха, рас-
положенного южнее термаль-
ного источника Сухая Загза
близ восточной береговой от-
мели, замыкающей залив Про-
вал. Потом еще три года
подряд я наблюдал ту же
картину, пролетая над разны-
ми местами Байкала — над
Баргузинским заливом, над
северной оконечностью озера
и вдоль северной его котлови-
ны от Ушканьих о-вов до
устья верхней Ангары. Теперь
можно быть уверенным, что
крупные льдины, зоны дробле-
ния льда и трещины распола-
гаются не случайно.

Зарисовка ледового поля Байка-
ла против устья р. Селенги, юго-
западнее источника Сухая Загза.



становая трещина

поперечная стилолито-
вая трещина

гладкий лед

старая льдина

Когда озеро замерзает,
образуется ледовый по-
кров большей ширины. Поэто-
му лед выжимается на отло-
гие берега, создавая забереги
и торосы. На громадной площа-
ди акватории образуются тре-
щины, вспарывающие лед еже-
годно на одних и тех же ме-
стах. На карте ледовой обста-
новки Байкала, составленной
В. М. Сокольниковым, показа-
но положение главных трещин,
называемых становыми. Имен-
но на этих трещинах между
торосами и располагаются не-
рпичьи лунки. В полях разви-
тия гладкого льда лунок нет.

Казалось бы, что тут уди-
вительного, есть трещина во
льду — в ней нерпе легче про-
дышать отверстие. Но с другой
стороны по трещине скорее мо-
жет начаться неожиданная под-
вижка льда, при которой лед
закроет лунки. Однако при
ближайшем рассмотрении тре-
щина оказывается довольно
прочной. Это не просто сколо-
вая трещина между двумя кус-
ками льдины, а шов, напоми-
нающий так называемое стило-
литовое сопряжение костей
черепа. Зубцеобразные отро-
стки одновременно обеспечи-
вают подвижность в направле-
нии, перпендикулярном шву, и
крепость в направлении вдоль
него. В головке каждого зубца
и находятся нерпичьи лунки.

С самолета видно, что
становые трещины различно
ориентированы по отношению
к берегам. Одни имеют севе-
ро-восточное протяжение, идут
косо от одного берега к дру-
гому или параллельно бере-
гам. Они представляют собой
сложную систему стилолито-
вых швов. Другие направлены
почти перпендикулярно к пер-
вым и образованы единичными
швами. Пространства между
зубцами заполнены более
сплошным и более прозрачным
льдом. Во втором типе трещин
лед плотнее, мощность зоны
подвижек меньше. Такие тре-
щины пересекают и льдины,
вмороженные после осеннего
взламывания льда, и новый
лед, цементирующий старые
льдины.

При бурении льда по-
перек становой трещины близ
Сухой Загзы для отбора проб
оказалось, что лед насыщен га-
зовыми пузырьками. При этом
состав газов в пузырьках глад-
кого льда и льда становых тре-
щин первого направления раз-
личается.. Газовый состав пу-
зырьков гладкого льда подобен
атмосферному. Правда, в нем
имеется небольшая примесь
окиси углерода и сероводо-
рода. Это и понятно, так как
в донных илах в толще байкаль-

ских вод идет разложение,
гниение отмирающих организ-
мов. Образующиеся при этом
газовые пузырьки поднимают-
ся и вмерзают в лед.

Во льду обследованной
нами становой трещины в со-

ставе газов, кроме уже упо-
мянутых, в большом количе-
стве встретились метан и ред-
кие газы, среди которых пре-
обладает гелий. В непосредст-
венной близости к точке буре-
ния на северо-восточном про-
должении становой трещины
располагается термальный
(4-27° С) источник Сухая Заг-
за, в газовом составе которо-

то преобладают метан и высшие
углеводороды (87%), азот и
редкие газы составляют до
9%, СО2+Н2 — 3%. Сходный
состав газов обнаружен и на
Питателевском источнике, рас-
положенном также недалеко

Размещение становых трещин и
нерпичьих лунок (слева), текто-
нических зон и термальных ис-
точников (справа) на Байкале.

от места исследования, в при-
устьевой части р. Селенги.

Это наблюдение навело
нас на мысль сопоставить кар-
ту выходов термальных источ-
ников с картой размещения
нерпичьих лунок. Для Байка-
ла и всей Байкальской рифто-
вой зоны давно уже установле-
но закономерное размещение
термальных источников вдоль
тектонических нарушений (тре-

А теперь внимательно
рассмотрите и сравните две
схемы: на одной мы показали
главнейшие становые трещины
и размещение пропарин, а на
другой — главнейшие текто-
нические нарушения и термаль-

микросейсмические явления.
Во-вторых, возможно, что
вдоль продольных тектони-
ческих зон со дна Байкала под-
нимаются газовые потоки, отра-
жающие «дыхание» верхней
мантии Земли.

Для того чтобы доказать
или опровергнуть это предпо-
ложение, нужны тщатель-
ные и детальные исследования
тонкой геохимии газов.

По сути дела, по газово-
му составу пузырьков байкаль-
ского льда можно исследовать
дно Байкала. Этот метод мо-
жет использоваться для пои-
сков месторождений, связан-
ных с газированием, и прежде
всего нефти и газа под замер-
зающими акваториями, там, где
льды неподвижны.

Термальные источники на
берегах Байкала располагают-
ся вдоль тектонических зон с
повышенным тепловым по-
током. Возможно, и на дне
Байкала тектонические зоны не-
сут высокий тепловой поток
и тем самым определяют место
заложения становых трещин.
Возможно, все эти предполо-
жения подтвердятся при из-
мерении теплового потока на
дне Байкала, изучении газово-
го состава иловых масс на дне.
Вот задача, в которой могут
помочь исследования с помо-
щью подводного аппарата.

Все сказанное — не
больше чем предварительное
сообщение, гипотеза, основан-
ная на малом числе наблюде-
ний и измерений. Подчеркнем
еще раз: чтобы доказать или
опровергнуть эту гипотезу,
нужны повторные аэро- или
космические съемки ледяного
панциря озера, детальное ис-
следование изменения его тол-
щины точными методами с ин-
струментальной привязкой то-
чек наблюдений и картирова-
ние газового состава пузырь-
ков во льду.

щин), образовавшихся при фор-
мировании чаши озера.

Напомним, что тектони-
ческие трещины, кроме того,
фиксируют эпицентры земле-
трясений, а в зонах повышенной
сейсмической активности часто
возникают новые или исчезают
старые термальные источники.
Иногда в них меняется солевой
или газовый состав вод.

ные источники. Не правда ли,
удивительное совпадение!?

Из такого сравнения сле-
дуют немаловажные выводы:
во-первых, становые трещины
отражают зоны тектонической
активности, подвижек, и не иск-
лючено, что «спусковым крюч-
ком» для возникновения ста-
новых трещин во льду служат
Черноморская впадина —

глубочайший молодой провал на поверхности Земли

▲. Е. Шлезингер.

Александр Ефимович Шлезингер, старший научный сотрудник
Геологического института АН СССР, доктор геолого-минералоги-
ческих наук. Занимается тектоникой платформенных областей,
изучением осадочных чехлов морей и океанов. Автор моногра-
фии: Поздмегеосинкл инал ьные и раннеплатформенные структуры
в герцинидах Евразии. М., 1974.

До сих пор не существует единого
мнения о происхождении Черноморской
впадины. Ряд ученых считает ее релик-
товой глубоководной впадиной с первич-
ной тонкой океанической корой, засыпан-
ной в течение длительного времени осад-
ками1. Другие связывают образование
Черноморской впадины с глобальными
процессами растяжения, разорвавшими
гранитно-метаморфический слой конти-
нентальной коры2. Третьи полагают, что
Черноморская впадина образовалась в ре-
зультате глубинных преобразований в
верхней мантии и консолидированной ко-
ре3.

Какая же из этих гипотез более все-
го соответствует современным данным?
Чтобы ответить на этот вопрос, нам при-
дется обратиться к материалам об осад-

1 Васильковский Н. П. Учение о
геосинклиналях в свете современной гео-
логии.— «Труды Сибирского НИИ геологии,
геофизики и минерального сырья». Ново-
сибирск, 1960, вып. 73.

2 Кропоткин П. Н. Палеомагнетизм,
палеоклиматы и проблема крупных гори-
зонтальных движений земной коры.— «Со-
ветская геология», 1961, № 5.

3 Белоусов В. В. Основные вопросы
геотектоники. М., 1962.

ках, заполнивших Черноморскую впади-
ну, так как строение осадочного слоя про-
ливает свет на историю развития струк-
туры.

Еще в конце 50-х годов первые про-
фили глубинного сейсмического зондиро-
вания акватории Черного моря показали
огромную толщину осадочного чехла,
достигающую 14 км. Вместе с тем толщи-
на фундамента консолидированной ко-
ры, подстилающей осадки, оказалась не-
большой (5—10 км), увеличивающейся в
сторону суши до 35—40 км и более, «гра-
нитный» же слой, характерный для мате-
риков, местами отсутствовал.

В те годы еще не было возможности
расшифровать внутреннюю структуру
осадочного слоя. Лишь в начале 70-х го-
дов, после обработки геофизиком А. А. Те-
реховым нескольких десятков сейсмиче-
ских профилей новой сейсмической аппа-
ратурой, позволяющей выявить характер
залегания слоев, этот пробел стал ликви-
дироваться. К настоящему времени на ак-
ватории Черного моря советские, фран-
цузские и американские ученые прове-
ли региональные и детальные сейсми-
ческие исследования, с большой пол-
нотой освещающие характер залегания
осадочных толщ. Дополнительную инфор-
мацию получили с помощью научного бу-
рового судна «Гломар Челленджер», про-
бурившего здесь в трех пунктах сква-
жины.

Новые материалы сейсморазведки и
глубоководного бурения прежде всего по-
казали, что осадочный чехол Черномор-
ской впадины состоит из двух мощных
комплексов, принципиально отличающихся
своей структурой.

Нижний комплекс на большей части
центральной части акватории представля-
ет собой платформенный чехол мезозой-
ско-кайнозойского (порядка 200 млн лет)
возраста. Когда-то этот платформенный
чехол входил в состав обширной платфор-
менной области, протягивавшейся от рас-
положенных на суше Колхидской впадины
на востоке и Мизийской на западе. В рай-
оне северо-западного шельфа эта плат-
форменная область продолжалась в сто-
рону Восточно-Европейской платформы.

На большей центральной части аква-
тории породы нижнего комплекса лежат
полого, как обычно лежат слои чехла
древних и молодых платформ континентов.
Если представить себе рельеф нижнего
комплекса, то в нем вырисовываются об-
ширные пологие структуры округлой
формы, длина которых достигает многих
десятков километров. Ряд крупных под-
нятий образует единую окраинную поло-
су, ограничивающую с севера и востока
Восточночерноморскую ванну. Последняя
крупной седловиной отделяется от наибо-
лее глубокой Западночерноморской ван-
ны. Примечательно, что под поднятиями
нижнего комплекса толщина консолиди-
рованной коры значительно большая, чем
в смежных районах — до 15—18 км. Ха-
рактерно, что под поднятиями появля-
ется «гранитный» слой, свойственный, как
мы уже знаем, континентальной коре.
Толщина нижнего комплекса в Западно-
черноморской ванне, по сейсмическим
данным,— 9—10 км, а в Восточночерно-
морской — 8 км. На поднятиях толщина
слоя резко уменьшается до 1—2 км и да-
же сотен метров.

На северной, восточной и южной
перифериях акватории Черного моря ниж-
ний комплекс сложен сильно деформиро-
ванными породами складчатых сооруже-
ний киммерийского горного Крыма и аль-
пийских — Большого Кавказа, Месхетско-
го и Триалетского хребтов, Североанато-
лийских гор и Стара-Планины. Складча-
тые сооружения занимают в поперечнике
очень узкие зоны периферийных час-
тей акватории, района континентального
склона и смежных участков глубоководной

котловины. Они ограничены глубинным
разломом, за которым распространен уже
рассмотренный выше платформенный
осадочный нижний комплекс. С юго-
запада и севера складчатые сооружения
опоясываются глубокими майкопскими
(30—15 млн лет) прогибами. Они хорошо
видны на сейсмических разрезах по кру-
тым складкам, сложенным породами май-
копской серии нижнего структурного комп-
лекса Черноморской впадины. Таким об-
разом, нижний структурный комплекс Чер-
номорской впадины охватывает геоло-
гические тела разной ^гектонической при-
роды. На большей центральной части
акватории он представляет собой чехол
платформы, в состав которого входят и
мощные глинистые майкопские толщи, за-
полняющие специфические глубокие про-
гибы и депрессии. На окраинах акватории
нижний комплекс слагается складчатыми
породами киммерийских и альпийских
сооружений и майкопскими отложениями
периферийных структур этих сооруже-
ний.

Верхний структурный комплекс за-
полняет всю глубоководную впадину, пе-
рекрывая разные по тектонической при-
роде породы нижнего комплекса. До ки-
лометровой глубины верхний структур-
ный комплекс пробурен. Бур вскрыл глав-
ным образом глинистые илы с многочис-
ленными прослоями турбидитов (осадки,
сформировавшиеся за счет интенсивных
подводных течений). В районе Поти са-
мые нижние слои верхнего комплекса,
вскрытые буровыми скважинами, имеют
возраст около 6 млн лет. Мощность верх-
него комплекса, по сейсмическим данным,
в пределах глубоководной котловины Чер-
ного моря — 6—8 км, а на побережье Кол-
хиды она достигает 4—4,5 км.

Структура верхнего комплекса Чер-
номорской впадины чрезвычайно проста.
Его слои полого наклонены от периферии
к центральной Дасти котловины. Крупные
платформенные структуры нижнего комп-
лекса никак в нем не отражаются. Только
в зонах развития глиняных складок май-
копского возраста верхний комплекс по-
вторяет очертания поверхности нижнего.
Здесь они смяты в более простые и поло-
гие, чем подстилающие образования,
складки.

По периферии Черноморской впа-
дины верхний структурный комплекс при-
слоняется к кровле нижнего. Толщина при-
слоненных слоев достигает 4—5, а иногда
и 6 км. Во всех случаях поверхность при-
слонения наклонена в сторону внутренних
Разрез через Черноморскую впадину от побе-
режья Турции до Керченского пролива в райо-
не Синопа.

ЮЗ

Осадочный чехол:

верхний структурный комплекс

нижний платформенный комплекс

нижний комплекс, сложенный склад-
чатыми геосинклинальными толщами

Консолидированная кора:

«гранитный» слой

«базальтовый» слой

верхняя мантия

глубинный разлом, по которому
альпийское складчатое сооружение
Североанатолийских гор сопряжено
с платформой

залегание слоев



поверхность водного слоя

Схема распространения главных структурных
элементов нижнего комплекса акватории Черного
моря.

——------ альпийские и киммерииские склад-

чатые сооружения

[	периферийные прогибы альпийских

f складчатых сооружений

Платформенные области:
----------в пределах Черноморской впадины

глубокие платформенные майкоп-
ские прогибы и впадины

платформенные ванны

за пределами распространения верх-
него комплекса Черноморской впа-
дины

платформенные поднятия

глубинные разломы

частей моря под углами, обычно не пре-
вышающими 10°.

Поверхность прислонения верхнего
комплекса всегда непосредственно пере-
ходит в современную, относительно кру-

тую поверхность верхней части континен-
тального склона. Последний сложен здесь
преимущественно породами доплиоце-
нового (т. е. возрастом более 6 млн лет)
субстрата и располагается на глубинах от
Схема строения верхнего структурного комп-
лекса.

верхний комплекс в пределах глу-
боководной котловины и континен-
тального склона

верхний комплекс на площадях со-
временного шельфа и суши

зоны, где верхний комплекс де-
формирован

площадь, где мощность верхнего
комплекса <1 км

разломы

хребет и отдельные возвышенности,
погребенные под верхним комп-
лексом

200 до 1400—1600 м. Пологая нижняя часть
континентального склона на глубинах от
1400—1600 до 1800—1900 м совпадает с
кровлей верхнего структурного комплек-
са. Постепенно склон переходит в дни-

ще глубоководной котловины. Таким об-
разом, верхняя крутая часть континенталь-
ного склона и продолжающая его поверх-
ность прислонения и несогласия представ-
ляют собой единую первичную наклон-
ную поверхность, большая, нижняя часть
которой ныне погребена под осадками
верхнего комплекса.

Во внутренних районах Черномор-
ской впадины верхний комплекс мощ-
ностью до 2—3 км также прислонен к
крыльям крупных поднятий нижнего плат-
форменного комплекса.

Верхний послемайкопский комплекс
глубоководной котловины Черного моря
местами уходит на смежные участки шель-
фа и суши. Так, он прослеживается на тер-
ритории Колхидской низменности. Кроме
того, он проникает на западный и севе-
ро-западный шельф и в район Керченско-
го пролива. Континентальный склон,
ограничивающий эти территории, также
сложен верхним комплексом пород. Здесь
в нем исчезает четко выраженная
слоистость, столь характерная для глубо-
ководной котловины. На сейсмических
разрезах появляются горизонты и пло-
щадки, имеющие хаотические наклоны.
Мощность верхних горизонтов после-
майкопского комплекса пород в районах,
где он полностью слагает континентальный
склон, местами в направлении глубоко-
водной котловины, резко сокращается. Так,
к югу от Керченского пролива обнаружен
крупный конус выноса дельты Палеодона,
сложенный осадками мощностью до 600—
700 м, постепенно выклинивающимися в
сторону глубоководной равнины. Подвод-
ный хребет Моисеева, долгие годы рас-
сматривавшийся как погребенное продол-
жение складчатого сооружения северной
Добруджи, по последним сейсмическим
разрезам оказался также крупным кону-
сом выноса дельты Палеодуная.

Все приведенные выше данные о
верхнем и нижнем структурном комп-
лексе противоречат тому, что Черномор-
ская впадина — реликтовая глубоковод-
ная впадина с первичной тонкой океаниче-
ской корой, которая в течение длительно-
го геологического времени захоронялась
осадками. Мы уже знаем, что нижний
структурный комплекс охватывает разные
по тектонической природе геологические
тела, причем наибольшая толщина осад-
ков характерна для складчатых сооруже-
ний современной суши, а не для централь-
ных частей акватории. Значит, никакого
глубоководного бассейна в майкопское и
более ранние отрезки геологического вре-
мени на месте современной Черномор-
ской акватории не существовало, так как
в противном случае именно в нем сосредо-
точилось бы большинство сносимых с су-
ши осадков. Сейсмические исследования

ЮЗ

Сейсмический разрез Черноморской впадины в
районе Туапсе (по А. А. Терехову). В левой
части хорошо видны слоистые горизонтально
лежащие отложения верхнего структурного комп-
лекса. В правой — резкие высокоамплитудные
майкопские складки, в зоне распространения
которых намечаются изгибы слоев верхнего комп-
лекса.

Сейсмический разрез Черноморской впадины в
районе Гудаут (по А. А. Терехову). В левой
части виден полого лежащий верхний комплекс.
В правой части—нижний платформенный комп-
лекс, слои которого срезаются подошвой верх-
него комплекса.
также однозначно показывают, что пер-
вичные континентальные склоны имеют
тектоническое происхождение и образо-
вались после накопления самых верхних
горизонтов нижнего комплекса. Это явле-
ние особенно отчетливо наблюдается в
тех местах, где к поверхности склона под-
ходят слоистые платформенные отложе-
ния нижнего комплекса. Следовательно,
вся современная глубоководная котло-
вина образована относительно молодым
(послемайкопским) опусканием поверх-
ности дна моря и ни о какой первичной
океанической реликтовой структуре го-
ворить не приходится.

Нельзя принять точку зрения груп-
пы ученых, связывающих образование Чер-
номорской впадины с глобальными про-
цессами растяжения, приведшими к раз-
рыву гранитно-метаморфического слоя,
общему утоньшению консолидированной
коры и к значительному погружению впа-
дины. Если произошло такое растяжение и
уничтожился гранитно-метаморфический
слой, то почему остался ненарушенным
вышележащий платформенный чехол, со-
ставляющий нижний структурный комп-
лекс акватории? Как будет показано ни-
же, опускание Черноморской впадины
произошло очень быстро, геологически
почти мгновенно. С позиции геодинамики
такое быстрое горизонтальное переме-
щение блоков земной коры на расстояние
нескольких сотен километров также труд-
но себе представить. Прогибы Черномор-
ской впадины — это плавные овалы, ли-
шенные продольных разломов, без кото-
рых невозможно растяжение земной ко-
ры. Например, на продолжениях рифта
Красного моря, представляющего типич-
ную структуру растяжения земной коры,
расположены гигантские системы раз-
ломов.

Остается третья группа гипотез,
развиваемая многими геологами и геофи-
зиками, которые связывают образова-
ние Черноморской впадины с глубинными
процессами в верхней мантии и консоли-
дированной коре. Эти процессы приводят
к превращению толстой континентальной
коры в тонкую океаническую, при этом на
поверхности образуются глубокие про-
валы.

Сейсмические исследования и глу-
боководное бурение позволяют воссоздать
общие черты геологического развития
акватории Черного моря. До середины
или конца миоцена (10—6 млн лет назад)
на ее территории развивались структуры
геосинклинального и платформенного
классов. Затем наступило время, когда
эта территория поднялась на многие сот-
ни метров. В самом конце миоцена (6 млн
лет) произошло резкое кратковременное
(менее 1 млн лет) опускание (до 6—8 км)
и образовался глубокий провал поверх-
ности Земли. Доказательство этого явле-
ния — прислонение практически горизон-
тально лежащих толщ верхнего комплек-
са к поверхности нижнего. Значит, изги-
бы денудированной поверхности субстра-
та, приведшие к образованию глубоко-
водной впадины, образовались до накопле-
ния послемайкопских осадков, иначе
нижние горизонты последних везде ока-
зались бы параллельными поверхности
нижнего осадочного комплекса.

Максимально поверхность опуска-
лась в относительно узких зонах шири-
ной до первых десятков километров, обыч-
но образуя флексуры (зоны увеличения
наклонов) или разломы. При опускании
и образовался современный континенталь-
ный склон Черного моря и глубоковод-
ная котловина. В последней обособился
протяженный хребет и отдельные изоли-
рованные возвышенности. В плиоцено-
вое и четвертичное (в последние 5—6 млн
лет) время котловина заполнялась осад-
ками. Молодой осадочный чехол сформи-

рован главным образом седиментационны-
ми процессами, денудацией и переносом
обломочного материала из окружающих
источников сноса. Главные поставщики
этого материала — крупные водные ар-
терии (Палеодунай, Палеоднепр, Палео-
дон и др.). Через зону шельфа осадочный
материал проникал в глубоководную кот-
ловину, постепенно ее заполняя. Там,
где поток терригенного материала был
наиболее мощным, первичный тектони-
ческий континентальный склон полностью
засыпан и образовался вторичный аккуму-
лятивный склон, сдвинутый в сторону кот-
ловины местами на многие десятки или да-
же сотни километров. Этот континенталь-
ный склон и в настоящее время продолжает
двигаться внутрь моря. В других районах
Черного моря осадки на 60% захорони-
ли первичный тектонический континенталь-
ный склон и полностью — внутренний хре-
бет и возвышенности.

Конечно, и после образования глубо-
ководного бассейна континентальный склон
погружался, но не больше чем на 1—2 км.

Таким образом, черноморская глубо-
ководная впадина как генетически единая
структура, появилась в послемайкопское
время. Интересно отметить, что представ-
ление о геологической молодости впадины
и кратковременности ее образования на
основании палеогеографических рекон-
струкций впервые были высказаны еще в
начале нашего века выдающимися русски-
ми геологами Н. И. Андрусовым и
Б. Ф. Добрыниным и были развиты в рабо-
тах А. Д. Архангельского, Н. М. Страхо-
ва и М. В. Муратова.

Предыстория Черноморской впа-
дины, по существу, не имела прямого от-
ношения к ее заложению и дальнейшему
развитию. Она была обычной для регио-
нов, ныне входивших в состав областей с
континентальной земной корой.

Послемайкопская Черноморская впа-
дина и близкие к ней структуры Южного
Каспия, Северного Прикаспия, Средизем-
ного моря и др., входят в состав само-
стоятельной категории структур земной
коры, по-видимому, отличной от геосинк-
линалей и платформ. Они представляют
собой антиподы областей современной
тектонической активизации (горные си-
стемы), в которых консолидированная ко-
ра наращивается, а поверхность Земли
интенсивно поднимается. *В структурах ти-
па Черноморской впадины, напротив, ко-
ра становится тоньше, а поверхность Земли
интенсивно погружается.
Мельчайшие частицы железа
в лунном реголите

В. С. Урусов

Вадим Сергеевич Урусов, доктор химических наук, старший науч-
ный сотрудник Института геохимии и аналитической химии
им. В. И. Вернадского АН СССР. Занимается вопросами кристалло-
химии и физики минералов, в том числе и лунных. Автор моно-
графий: Энергетическая кристаллохимия. М., 1975; Теория изо-
морфной смесимости. М., 1977.

Моря и материки единственного ес-
тественного спутника Земли—Луны со-
стоят из горных пород, имеющих, как пра-
вило, близкие аналоги среди земных пород
и минералов. Однако рыхлый пылевой
чехол, покрывающий тонким (толщиной
до нескольких метров) слоем всю поверх-
ность Луны — такая же отличительная ее
особенность, как и отсутствие атмосферы
на этой малой планете. Вся сложная смесь
частиц обломков пород и минералов, сте-
кол, спеков, составляющая в совокупно-
сти лунный пылевой покров, называется
реголитом. Сейчас не вызывает сомне-
ний, что именно отсутствие защитного
пояса атмосферы и доступность в тече-
ние миллиардов лет поверхности Луны
для метеоритного дождя и потока заря-
женных частиц солнечного ветра привели
к дроблению и распылению верхнего слоя
пород и образованию реголита.

В сентябре 1970 г. автоматическая
станция «Луна-16» доставила на Землю
колонку лунного реголита, взятого в се-
веро-восточной части Моря Изобилия.
Грунт был извлечен из бура в гелиевой
камере, откуда часть его вынесли и вве-
ли в контакт с воздухом и другими аген-
тами земной поверхности. В лабораториях
разных стран это вещество подверглось
всесторонним минералогическим и физи-

ко-химическим исследованиям1. В начале
апреля 1971 г., после полугодового пре-
бывания в контакте с воздухом, около
100 мг наиболее мелкой фракции рего-
лита2 (размером частиц^ 0,1 мм) выде-
лили для исследования новым мощным
методом физико-химического анализа —
методом рентгеноэлектронной спектро-
скопии.

Сущность метода проста. Монохро-
матический пучок рентгеновских кван-
тов, обычно Ка-излучение AI или Мд, вы-
бивает из внутренних атомных уровней ве-
щества фотоэлектроны, энергия которых
затем измеряется спектрометром. Так как
первоначальная энергия возбуждающего
излучения известна, то из уравнения

mv2
hv = ев + -у-

можно найти ве-

1 Виноградов А. П. Лунный грунт из
Моря Изобилия. М., 1974.

2 Чтобы поручить достаточную интенсив-
ность рентгеноэлектронных спектров, не-
обходима большая поверхность изучаемо-
го вещества, для чего оно обычно расти-
рается в мелкий порошок. Во избежание
нежелательного воздействия на первона-
чальное состояние лунного вещества сразу
была взята наиболее мелкая фракция лун-
ной пыли.
личину энергии связи электронов в ато-

ме (hv—энергия

Ев—энергия связи,

падающего кванта,
mv*

—— — энергия

вылетающих фотоэлектронов, которую
можно измерить). Таким образом, по раз-
ности энергии первичного рентгеновского
излучения и вторичных электронов с вы-
сокой степенью точности определяется

положение внутренних электронных уров-
ней атомов в кристалле, отражающее ва-
лентность, характер химической связи
(ионная, ковалентная, металлического ти-
па и т. д.), распределение ближайших со-
седей атомов. Одновременное измерение
интенсивности спектральных линий позво-
ляет определить содержание различных
элементов, т. е. проводить количественный
анализ вещества. Поскольку рентгеновские
фотоэлектроны выбиваются из поверхно-
стного (толщиной не более 50 А) слоя
образца, рентгеноэлектронная спектро-
скопия позволяет проводить анализ соста-
ва поверхностных пленок и изучать раз-
личные процессы, протекающие в тонких
слоях вещества: адсорбцию, окисление,
катализ.

При исследовании мелкодисперсно-
го реголита первоначальной задачей был
поиск необычных для земных условий ва-
лентных состояний элементов, прежде все-
го трехвалентного титана. Основанием
для таких предположений послужили дан-
ные об очень низком окислительном по-
тенциале на поверхности Луны, находя-
щейся в условиях космического вакуума.
Однако спектр в области 2р-линии титана
не показал ожидаемых особенностей.
Столь же похожими на рентгеноэлектрон-
ные спектры земных силикатных минера-
лов были и линии других элементов: ки-
слорода, магния, кальция, алюминия,
кремния. Но спектральные линии 2р-уров-
ня железа сразу обратили на себя внима-
ние: наряду с основными максимумами от
окисного или силикатного двухвалентно-
го железа в спектре отчетливо проявились
линии, характерные лишь для металличе-
ского железа. Было известно и раньше,
что в массе реголита изредка встречают-
ся осколки железных микрометеоритов,
однако их содержание в объеме не до-
стигало обычно и 1%. Интенсивность же
линий металлического железа в спектре
реголита составляла 10—15% от линии
двухвалентного железа! Поэтому сразу
возник вопрос о присутствии существен-
но иной, невидимой для обычных оптико-
минералогических методов, фазы метал-
лического железа, находящейся на по-
верхности частиц реголита и имеющей

большую собственную поверхность. Такой
фазой могло быть только тонкодисперсное
металлическое железо, распыленное по
поверхности частиц реголита. Именно та-
кое предположение было сделано совет-
скими специалистами3.

Чтобы исключить все сомнения, бы-
ли зарегистрированы 2р-спектры железа
многих земных пород и минералов, а так-
же каменных и железных метеоритов.
Лишь в спектрах железных метеоритов,
снятых непосредственно после специаль-
ной обработки и очистки поверхности,
наблюдались пики железа, близкие к тем,
что были получены для реголита. Это же
относилось и к различным маркам нержа-
веющих сталей. Таким образом, была об-
наружена удивительная черта поведения
лунного мелкодисперсного железа: его
способность совершенно не окисляться в
воздушной атмосфере Земли.

Позже методом рентгеноэлектрон-
ной спектроскопии тонкодисперсное ме-
таллическое железо, не окисляющееся на
воздухе, было обнаружено и в образцах
реголита из других морских и континен-
тальных областей Луны: из Моря Спокой-
ствия («Аполлон-11») (см. сноску 3), из
Океана Бурь («Аполлон-12»), из материко-
вого района кратера «Аполлоний С» («Лу-
на-20»)4 и недавно из Моря Кризисов
(«Луна-24»). Эти результаты были под-
тверждены американскими авторами на
примере реголитов, доставленных кораб-
лями «Аполлон-11» и «Аполлон-15»5.

Заметим, что почти одновременно
с исследованиями методом рентгено-
электронной спектроскопии лунное ме-
таллическое железо в тонкодисперсной
форме было обнаружено и другими фи-
зическими методами: измерениями маг-
нитной восприимчивости, по спектрам
электронного парамагнитного резонанса
и эффекту Мессбауэра. Эти методы по-
зволили установить, что речь идет о так
называемом «суперпарамагнитном» желе-
зе, образующем мельчайшие однодо-
менные частицы размером 30—100 А.

Однако все упомянутые методы
дают сведения о различных элементах,
содержащихся во всем объеме вещества,
не указывая на поверхностную локализа-

3 Виноградов А. П., Нефедов В. И.,
Урусов В. С., Жаворонков Н. М.—
«ДАН», 1971, т. 201, № 4.

4 Виноградов А. П., Нефедов В. И.,
Урусов В. С., Жаворонков Н. М.—
«ДАН», 1972, т. 207, № 2.

5 Н о u s I е у R. М., Grant R. W. —
«Proc. Sixth Lunar Sei. Conf.», 1975, v. 3,
p. 3269.
цию неокисленных частиц железа Fe°.
Напротив, простой опыт с использованием
рентгеноэлектронной спектроскопии по-
казывает, что почти все частицы неокис-
ленного железа расположены именно на
поверхности: после растирания порошка
реголита в ступке, приводящего к дроб-
лению вещества образца и вскрытию
внутренних участков каждой частицы, пик
Fe° в спектре исчезает.

Метод рентгеноэлектронной спек-
троскопии позволил обнаружить разли-
чие в составе поверхности и объема ча-

Р/гнтгеноэлектронные спектры 2р-уровня железа
лунного реголита из Моря Изобилия, океаниче-
ского габбро и железного метеорита Санта-Ката-
рина. Стрелки показывают наличие максимумов,
характерных для двух состояний железа (Fe° и
Fel(). Можно видеть, что в спектре габбро нет
никаких признаков присутствия металлического
железа, а в спектре метеорита явно преобладает
двухвалентное железо, что указывает на значи-
тельную степень окисления его поверхности.

стиц лунного грунта: на поверхности со-
держание Si и отчасти Fe увеличивается,
а содержание AI и особенно Са уменьшает-
ся по сравнению с их содержанием в
объеме образца.

Эти наблюдения были подтвержде-
ны и американскими исследователями, ко-
торые сделали заключение, что содержа-
ние Мд и Ti также уменьшается от по-
верхности в глубь частиц. Полученные
данные указывают на своеобразную кос-

мическую «эрозию» лунного грунта, под-
верженного воздействию различных аген-
тов открытого космоса.

Прежде чем перейти к вопросу о
происхождении лунного тонкодисперсно-
го неокисленного железа, обратим еще
раз внимание на его исключительную
устойчивость на воздухе.

Недавно заново измерялись 2р-
спектры железа реголита, взятого из Мо-
ря Изобилия. Образцы были доставлены
«Луной-16» в 1970 г. и находились в кон-
такте с кислородом атмосферы уже почти
7 лет. Не было обнаружено никаких изме-
нений в содержании неокисленного желе-
за. Этот факт особенно удивляет, если
учесть, что размеры частичек такого же-
леза очень малы и они не могут быть по-
крыты достаточно мощной защитной окис-
ной или силикатной пленкой. Последняя
значительно снизила бы интенсивность
максимума Fe° в рентгеноэлектронных
спектрах, так как они содержат инфор-
мацию только о тонком слое вещества
<100 А, сравнимом с размерами самих
частичек неокисленного железа. Такая
устойчивость мелкодисперсного лунного
железа еще не вполне понятна: по нашему
мнению, она может объясняться свойства-
ми однодоменных частиц, которые пе-
рестают быть металлическими и в кото-
рых структура энергетических зон может
изменяться в соответствии с превраще-
нием металл — диэлектрик. Однако и
другие факторы, например, чистота же-
леза, набор легирующих элементов или
защитный монослой окислов не могут
быть полностью исключены из рассмот-
рения. Впрочем, в нашем распоряжении
имелись тонкие пластинки сверхчистого
железа (чистота 0,9999) с блестящей по-
лированной поверхностью, которые, тем
не менее, оказались почти сплошь покры-
ты тончайшим слоем окисла, обнаружен-
ного методом рентгеноэлектронной
спектроскопии.

Большой интерес вызывает пробле-
ма происхождения неокисляющегося же-
леза, тесно связанная с вопросом о
происхождении самого реголита. Оче-
видно, что для объяснения феномена
неокисляющегося железа должны быть
приняты во внимание все возможные фак-
торы космической эрозии. Прежде все-
го, необходимо учесть процесс конденса-
ции металлического железа из паровой
фазы, которая обязательно должна воз-
никать при ударе железного микроме-
теорита о лунную поверхность. При таком
воздействии вещество Луны подвергается
частичному плавлению с преимуществен-
ным испарением наиболее летучих эле-
ментов, среди которых находятся щелоч-
ные металлы и железо. Вероятно, именно
в результате процессов такого рода лун-
ные стекла и спеки наиболее богаты не-
окисленным железом.

Другой тип процессов может быть
связан с воздействием агентов солнечного
ветра (прежде всего протонов) на поверх-
ность реголита. При этом возможны два
пути восстановления железа до металличе-
ского состояния. В первом — «физиче-
ском» — происходит сдувание ионами
солнечного ветра наиболее летучих эле-
ментов, в первую очередь кислорода, и
обеднение поверхности частиц кислоро-
дом, а значит и восстановление эквива-
лентного количества атомов двухвалент-
ного железа до металлического состоя-
ния. Другой — «химический» путь возник-
новения чистого лунного железа приобре-
тает в настоящее время все больше сто-
ронников. Этот вариант сводится к имплан-
тации протонов .солнечного ветра в по-
верхность зерен реголита, последующему
взаимодействию их с кислородом с обра-
зованием воды, затем вода улетучивает-
ся и высвобождает восстановленное ме-
таллическое железо. Химический меха-
низм подтверждается корреляцией коли-
чества неокисленного железа с содержа-
нием в реголите карбидов и метана, угле-
род которых также происходит из потока
частиц солнечного ветра6. Объединение
атомов железа в мельчайшие капли или
пленки происходит под действием поверх-
ности диффузии, которая облегчается
разогревом поверхности в результате
постоянной микрометеоритной бомбарди-
ровки. Вероятно, некоторая комбинация
всех рассмотренных выше факторов и
приводит к формированию тонкодисперс-
ной фазы неокисленного чистого желе-
за. При этом не следует забывать, что все
описанные события разыгрываются в усло-
виях космического вакуума, когда сама
среда способствует процессам восста-
новления.

Количество тонкодисперсного не-
окисленного железа, вне зависимости от
способа его возникновения, должно зави-
сеть от времени, в течение которого дей-
ствовала	космическая	эрозия,

и от содержания железа в самих породах,
подвергавшихся переработке. Действи-

тельно, например в реголите «Луны-16»
неокисленного железа приблизительно
вдвое больше, чем в реголите «Луны-20»,
а общее содержание железа в первом в
2—3 раза выше. В последнее время появи-
лись доказательства (полученные мето-
дами рентгеноэлектронной спектроскопии
и электронного парамагнитного резонан-
са), что в верхних частях некоторых коло-
нок (особенно это относится к колонкам,
доставленным «Луной-16» и «Луной-20»),
содержание тонкодисперсного железа вы-
ше, чем в средних и тем более нижних

Рентгеноэлектронные спектры 2р-уровня железа
в фаялите (Fe2SiO4), измеренные после обработки
(длительность обработки в минутах указана около
кривых) образца пучком ионов гелия. Цветная
кривая — спектр очищенной железной фольги.
По мере увеличения длительности обработки
спектр фаялита приближается к спектру фольги
(неокисленного железа).

6 Нефедов В. И, Урусов В С, Жа-
воронков Н м.— «ДАН», 1972, т 2-07,
№ 3.
частях7. Это соответствует данным, под-
тверждающим большую степень перера-
ботки (большую «зрелость» реголита) в
верхних слоях, наиболее доступных для
солнечного ветра, космических лучей и
микрометеоритной бомбардировки.

Попытки моделировать образова-
ние тонкодисперсного металлического
(неокисляющегося) железа в земных усло-
виях (для выяснения особенностей его
происхождения и природы необычных
свойств) были начаты сразу после его об-
наружения. Так, в продуктах конденсации
базальта, полученных при возгонке в вы-
соком вакууме (10-6 мм рт. ст.), мето-
дом рентгеноэлектронной спектроскопии
было найдено тонкодисперсное металли-
ческое железо. Одновременно модели-
ровались еще два процесса, которые мог-
ли протекать на лунной поверхности: испа-
рение образца метеорита в высоком ва-
кууме и ионная «чистка» поверхности ча-
стиц (аналог солнечного ветра). При на-
пылении вещества сихоте-алинского же-
лезного метеорита в вакууме на стеклян-
ную подложку не были получены убеди-
тельные положительные результаты,
которые могли бы свидетельствовать о
возникновении достаточно устойчивой к
воздуху пленки металла (хотя получав-
шаяся пленка была не слишком тонкой).
Более обнадеживающими были опыты по
«чистке» поверхности металлической
пластины пучком ионов аргона. Эта «чист-
ка» привела к заметному увеличению кор-
розионной устойчивости металла.

Но, пожалуй, самые убедительные
аргументы в пользу химического дей-
ствия солнечного ветра были получены
американскими специалистами8. Поро-
шок фаялита (БегБЮл) — одного из ти-
пичных минералов, входящих в состав
лунных пород — подвергался воздействию
пучка ионов гелия. Регистрация спектра
рентгеновских фотоэлектронов проводи-
лась через 6 мин после обдувания. Интен-
сивность максимума металлического желе-
за на поверхности постепенно увеличи-
валась, пока через полтора часа после

начала обработки спектр поверхности не
становился идентичным спектру поверх-
ности свежеочищенной ионным пучком
железной фольги. Подобные опыты с
различными материалами, в том числе с
земными базальтами, близкими по соста-
ву к лунным, проводятся в настоящее вре-
мя в лаборатории строения вещества
Института общей и неорганической хи-
мии АН СССР под руководством В. И. Не-
федова. Эти работы указывают, что сол-
нечный ветер — наиболее вероятный агент
восстановления железа.

В заключение отметим, что в самое
последнее время появились данные, по-
лученные советскими исследователями с
помощью рентгеноэлектронной спектро-
скопии, о присутствии в поверхностных
слоях частиц реголита (из колонок «Луна-
16» и «Луна-24») некоторых количеств
металлического титана, алюминия и крем-
ния (см. сноску 7), происхождение кото-
рых, вероятно, также связано с восстанов-
лением окислов и силикатов под действи-
ем солнечного ветра, поскольку конденса-
ция вещества испарившегося железного
метеорита в данном случае не может
быть основным процессом. В связи с этим
можно предположить, что в поверхностных
частях пылинок лунного грунта имеется
и некоторое количество других неокис-
ленных металлов, в первую очередь хрома,
никеля, кобальта, однако концентрации
этих элементов слишком малы, чтобы их
можно было обнаружить каким-либо из
имеющихся сейчас в распоряжении иссле-
дователей методов и инструментов.

7 ДиковЮ.П,НемошкаленкоВ,В.,
Алешин В. Г, БогатиковО А., Ива-
нов А. В — «ДАН», 1977, т 234, № 1; Ди-
ков Ю П., Богатиков О А, Але-
шин В. Г, Немошкаленко В В.,
Барсуков В Л., Флоренский К. П.,
Иванов А. В — «Геохимия», 1977, № 10;
НеЛедовВ.И., СергушинН П , С а -
лынь Я. В, Урусов В. С., Жаворон-
ков Н. М — «Геохимия», 1977, № 10

Yin L I, Tsang Т, Adler I —
«Geophys Res. Lett » 1975, v. 2, № 1.
Зоология

Альбинизм у морских
котиков

Н. И. Лыскин

Р и га

В начале июля 1977 г.
мне удалось стать свидетелем
рождения детеныша-альбино-
са* 1 северного морского котика
(Cal I orchinus ursinus) на од-
ном из котиковых лежбищ
Командорских о-вов — Уриль-
ем. Последнее рождение аль-
биноса отмечено на этом леж-
бище более десяти лет назад.

Среди котиков рожде-
ние альбиносов — редкое яв-
ление. Обычно детеныши ко-
тиков имеют черный меховой
покров и темные участки тела,
не защищенные мехом, поэ-
тому их и называют чернень-
кими. Новорожденный же был
светло-песочного цвета, глаза
его были слабо пигментирова-
ны, а мочка носа, передние и
задние ласты детеныша были
светло-розовые.

Другие детеныши и
более взрослые котики проя-
вляли к новорожденному по-
вышенный интерес. Со стороны
сверстников это выражалось
в преследовании и обнюхива-
нии, а со стороны самок — в
несколько враждебном отно-
шении.

Детеныш-альбинос раз-
вивался нормально и резвился
в воде вместе с черненькими.
К началу августа светлый ме-
ховой покров принял темно-

’ В заметке рассматри-
вается случай неполного
альбинизма. Родившего-
ся детеныша правильнее
называть хромистым, по-
скольку он имел светло-
желтую окраску.

песочный оттенок, однако де-
пигментация открытых участ-
ков тела сохранилась.

Интересен также тот
факт, что уже второй сезон на
этом лежбище отмечается
появление яловой светлоок-
рашенной самки.

Зоология

Экологические
предпосылки
выхода позвоночных
на сушу

Д. А. Криволуцкий

Доктор биологических наук
Мо с ква

Вопрос о том, какие при-
чины побудили позвоночных
животных — обитателей мелко-
водий девона — в течение не-
скольких десятков миллионов
лет упорно осваивать назем-
ную среду, уже более столе-
тия служит предметом горя-
чего обсуждения. Нет сомне-
ний, что первые стегоцефалы
(панцирные земноводные), про-
изошедшие от кистеперых рыб
в верхнем девоне, были
водными обитателями1. Веро-
ятно, они лишь изредка мог-
ли выползать на сушу в при-
брежных влажных биотопах.
Обыч но в качестве фактора,

ТатариновЛ П Эко-

логические

факторы про-

исхождения земновод-
ных — В кн Проблемы
эволюции. Новосибирск,

1 972

побуждавшего первых стего-
цефалов осваивать новую
среду, упоминают существо-
вание на суше свободных
экологических ниш, где стего-
цефалы и кистеперые рыбы
могли спасаться от обострен-
ной конкуренции среди рыбо-
образных позднего девона.
Труднб, однако, полагать, что
это главная причина: ведь, ска-
жем, кистеперые рыбы и теперь
еще достаточно успешно су-
ществуют на жизненной арене,
хотя прошло более 300 млн
лет. Более вероятной причиной
представляется обилие в дево-
не разнообразной фауны на-
земных и почвенных беспозво-
ночных, которые могли служить
богатым источником пищи для
стегоцефалов. Выходя на су-
шу, стегоцефалы оказывались
хищниками подавляющей силы,
несмотря на то что первые из
этих наземных позвоночных
были сравнительно мелкими
существами — не крупнее со-
временных ящериц.

К моменту, когда стего-
цефалы вторглись в сло-
жившиеся наземные биоцено-
зы, населявшая их фауна бес-
позвоночных прошла длитель-
ный и сложный путь форми-
рования 2.

По мнению Л. Штерме-
ра3, заселение наземной сре-
ды беспозвоночными (членис-
тоногими) началось в силуре;
суша привлекала их отсутст-
вием врагов, возможностью
обеспечить защиту личинок,
которые в водной среде очень
страдали от хищников, а глав-
ное — обилием растительной

2	Гиляров М. С Осо-
бенности почвы как среды
обитания и ее значение в
эволюции	насекомых.

М , 1949

3	S i е г m е г L Arthro-
pods from the Lower De-
vonian (Lower Emsian) of
Aiken an der Mosel, Ger-
many — «Senckenbergiana
Lethaea», 1976, B. 57, № 2,3
Количество отрядов наземных
хелицеровых и наземных позво-
ночных в разные геологические
периоды.

пищи. Еще в ордовике отдель-
ные участки суши были до-
статочно плотно заселены низ-
шими растениями (грибами,
одноклеточными водорослями);
более того, есть основания по-
лагать, что некоторыми низ-
шими растениями суша была
освоена еще в докембрии.

В девоне известны уже

многие группы чисто назем-
ных обитателей4 (бескрылые
насекомые, некоторые пауко-
образные); почву, видимо, за-
селяли представители различ-
ных групп микрофауны и чер-
вей, которые, не имея твер-
дого скелета, не оставили ис-
копаемых остатков. Об обилии
в девоне и нижнем карбоне
сапрофагов косвенно можно
судить по богатой фауне на-

4	Остатки первых дышав-
ших воздухом беспозво-
ночных известны еще в
кембрийских отложениях

земных хищных паукообраз-
ных. В составе наземной и
почвенной фауны девона и
карбона было немало много-
ножек: артроплевры — крайне
своеобразные многоножки дли-
ной до 1,5 м и толщиной
10—12 см, 4 отряда многоно-
жек-диплопод — потребителей
растительного опада. В кар-
боне на суше жили предста-
вители не менее 12 отрядов
насекомых и 13 отрядов пау-
кообразных; по всей видимо-
сти, здесь были также моллю-
ски, черви и некоторые рако-
образные.

Итак, ко времени выхода
на сушу первых позвоночных
наземная среда уже давно бы-
ла заселена разнообразной
фауной, пища для которой име-
лась в изобилии. Заселяя су-
шу, стегоцефалы, а затем реп-
тилии составляли конечные
звенья цепей питания. Они за-
няли ту экологическую нишу,
которая ранее принадлежала
хелицеровым.

На это обстоятельство
до сих пор не обращалось
внимания. Между тем едва ли
можно считать случайностью,
что одновременно с расцве-
том наземных позвоночных
шло резкое обеднение фауны
позднепалеозойских хелицеро-
вых: появляются отряды, поч-
ти сплошь представленные
мелкими животными, наблюда-
ется общее измельчание на-
земных паукообразных. В кон-
це карбона и в перми вымер-
ли 6 отрядов назе/иных хели-
церовых; разнообразие этой
группы животных никогда уже
не достигало такого уровня,
как в позднем палеозое (в ча-
стности, сейчас на суше можно
встретить представителей лишь
10 отрядов паукообразных, счи-
тая за один отряд всех кле-
щей и за самостоятельный от-
ряд — членистобрюхих пауков).

Таким образом, позво-
ночные стали заселять сушу
только тогда, когда в резуль-
тате длительного историческо-
го развития сформировался
обильный и разнообразный мир
наземных беспозвоночных. Бо-
гатый источник белкового
питания и отсутствие конкурен-
тов и врагов равной силы —
вот что создало пригодную для
их вселения экологическую
нишу.
Природа и неолитический человек Русской равнины
в свете новых археологических открытий

Д. Л. Крайнов, Н. А. Хотимский

Дмитрий Александрович Крайнов, доктор исторических наук, стар-
ший научный сотрудник Института археологии АН СССР, замести-
тель председателя бюро Секции истории первобытного и рабо-
вл адел ьчес ко го общества при Отделении истории АН СССР, руко-
водитель Верхневолжской экспедиции Института археологии
АН СССР. Монографии: Памятники фатьяновской культуры. Москов-
ская группа. М., 1963; Памятники фатьяновской культуры. Яро-
славско-калининская группа. М., 1964; Древнейшая история Волго-
Окского междуречья. М., 1972 и др.

Никита Александрович Хотинский, доктор географических наук,
старший научный сотрудник Института географии АН СССР,
участник многих экспедиций по Европейской части СССР, Сибири
и Дальнему Востоку. Монографии: Проблема пограничного гори-
зонта. М., 1971; Голоцен Северной Евразии. М., 1977.

До последних лет считалось, что са-
мой древней неолитической культурой в
центре Русской равнины являлась ранняя
льяловская культура с ямочно-гребенча-
той керамикой. Она датировалась иссле-
дователями III — II тыс. до н. э. В 1972 г.
совместными работами Верхневолжской
экспедиции Института археологии АН СССР
и Голоценовым отрядом Института геогра-
фии АН СССР была открыта новая ранне-
неолитическая культура, названная нами
верхневолжской1. На всех исследованных

поселениях (в Ярославской, Ивановской,
Калининской и других областях) вещест-
венные остатки этой культуры залегали
под слоями с ямочно-гребенчатой кера-
микой. Как показали наши исследования,
неолитическим племенам с ямочно-гре-
бенчатой керамикой предшествовал бо-
лее чем тысячелетний этап развития
ранненеолитической верхневолжской
культуры.

’Крайнов Д. А., X о т и н с к и и Н А ,
Урбан Ю Н., Молодцова Е. М..
Древнейшая ранненеолитическая культура
Верхнего Поволжья.— «Вестник АН СССР»,

1973, N° 5; Крайнов Д. А., Хотин-
ский Н. А. Хронология и палеогеогра-
фический фон древнейших неолитических
поселений центра Русской равнины.—
В кн.: Первобытный человек и природная
среда. М. 1974.
Дальнейшими	исследованиями

(1973—1976) многочисленных, особенно
многослойных стоянок на территории
Верхнего Поволжья не только подтвержде-
но существование ранненеолитической
культуры, но и выяснены ее хронология,
характер, ареал и пр. Для центра Рус-
ской равнины верхневолжская культура
является самой ранней неолитической
культурой. От нее теперь и следует
вести отсчет неолитического времени
для данного региона. Радиоуглеродные,
пыльцевые и стратиграфические данные

Верхневолжская культура характе-
ризуется особой глиняной широкогор-
ловой, остродонной или округлодонной
посудой со своеобразным гребенчато-тыч-
ковым и нарезным орнаментом, со штри-
ховкой внутри, а иногда и снаружи. Не-
редко сосуды покрыты слоем хорошо от-
мученной глины (ангобом), а иногда —
тонким слоем красной краски. Исходный
материал для посуды приготавливался в
разных поселениях из разной глины.

Орнамент верхневолжских ранненео-
литических сосудов имеет свой резко от-

Распространение стоянок верхневолжской (точки)
и ранней волгокамской (квадраты) культур.
1—Романово I, 2 — Ивановское VII, 3 — Ива*
невское III, 4 — Ивановское V, 5 — Сахтыш VI,
6 — Сахтыш I, 7— Сахтыш VIII.

показали, что племена верхневолжской
культуры существовали примерно от на-
чала последней четверти V тыс. и до
конца IV тыс. до н. э.

личный колорит. Узоры из различных по
форме тычков (наколов), нарезных линий,
рядов ямок, зубчатых вдавлений или «лож-
ношнуровых» наколов располагаются в
определенном, часто геометрическом по-
рядке в виде треугольников, ромбов, пе-
ресекающихся линий и пр.

Кремневый инвентарь носит древний
мезолитический характер^ Господствует
пластинчатая техника в расщеплении крем-
ня. Основная масса орудий изготовлена на
пластинках (резцы, резчики, скребки,
наконечники стрел, ножи, острия, пластин-
ки со скошенным краем, вкладыши из се-
чений пластинок и т. д.). Сама техника
производства орудий и их формы продол-
жают традиции предыдущей мезолитиче-
Керамика верхневолжской культуры.

ской эпохи. Наряду с указанными орудия-
ми встречаются и орудия на отщепах (ми-
кроскребки, округлые скребки, ножи,
скребла и пр.), а также крупные орудия
(топоры и тесла).

Костяной инвентарь стоянок верхне-
волжской культуры, особенно часто встре-
чающийся в поселениях на торфяниках,
представлен гарпунами, наконечниками
стрел и копий, кинжалами, топорами, пеш-
нями, рыболовными крючками, шильями,
предметами украшений в виде костяных
подвесок, клыков и зубов диких живот-
ных с надрезами для привязывания. Об-
наружены и деревянные вещи: палицы,
обломки верш из тонких палочек, крючки,
дубинки и др. Встречены костяные и ка-
менные штампы для нанесения орнамента
на глиняные сосуды.

Ряд находок позволяет говорить о
явно культовом их назначении. Это соору-
жение на стоянке Романово I в верховьях
Западной Двины, исследованной Л. В.
Кольцовым: оно состояло из вертикаль-
ного столба, окруженного стоявшими на-
клонно к нему шестью столбами. Это
сооружение находилось недалеко от жи-
лища. На стоянке Сахтыш VIII в Тейков-
ском районе Ивановской области был най-
ден глиняный диск с изображением голо-
вы оленя. Вокруг края диска нанесен бор-
дюр точечными наколами, а внутри его
теми же наколами сделано изображение
головы оленя. На краю диска есть отвер-
стие для подвешивания. Диаметр диска
75 мм, толщина 1 2 мм. Обратная сторона
гладкая. Эта находка связана, очевидно,
с культом небесных оленей и лосей, широ-
ко известным в этнографии. Сахтышская
находка является древнейшим изображе-
нием оленя на северо-востоке Европей-
ской части СССР и в какой-то степени ото-
бражает идеологию ранненеолитического
человека Верхнего Поволжья. На этой же
стоянке найдена каменная плитка с нарез-
ным геометрическим орнаментом, нане-
сенным с двух сторон. Она в какой-то
степени напоминает «чуринги», извест-
ные у так называемых этнографических
народов (австралийских аборигенов и др.)
как предметы культового назначения.

На стоянке Романово I в верховьях
Западной Двины обнаружены остатки жи-
лищ. Жилища имели овальную форму и
ориентировались с запада на восток. Сте-
ны поддерживались столбами по конту-
ру овала и по центру. Размеры жилищ
небольшие, около 7 м в длину и 3 м в
ширину. В жилищах обнаружены очаги с
развалами глиняных сосудов. Около них
прослежены помосты из свай и бревен,
шедшие по направлению к озеру. На сто-
янке Сахтыш VIII обнаружена мастерская
по изготовлению кремневых орудий. В
ней найдено свыше 500 мелких кремне-
вых чешуек наряду с крупными и средни-
ми отщепами кремня.

Верхневолжская культура является
первым этапом неолита центра Русской
равнины и предстает перед нами, по срав-
нению с предыдущим позднемезолитиче-
ским этапом, более развитой, с более вы-
сокой культурой.

Сейчас в Верхнем Поволжье и при-
легающих районах (Ивановской, Ярослав-
ской, Калининской, Московской, Влади-
мирской и Рязанской областях) известно
свыше 70 стоянок с остатками верхневолж-
ской культуры. Выясняется, что памятни-
ки верхневолжской культуры выходят за
пределы Верхнего Поволжья: они встре-
чаются и в Среднем Поволжьи, и на Оке.
Не исключено, что в дальнейшем ареал
этой культуры будет расширен на север
от Волги, на восток в Волго-Камье, и на
юг, к границам лесостепи. На западе верх-
неволжская культура граничила с ранне-
неолитической нарвской культурой, на юге
и юго-западе с днепродонецкой ранненео-
литической культурой, на востоке с волго-
камской ранненеолитической культурой.
На территории Карелии и Финляндии су-
ществовала в это время неолитическая
культура сперрингс. Верхневолжская куль-
тура и указанные ранненеолитические
культуры одновременны и имеют много
сходных черт.

К настоящему времени выясняется
и вопрос о происхождении верхневолж-
ской культуры. На основании типологиче-
ского анализа форм кремневых и костяных
орудий, а также стратиграфических дан-
ных по стоянкам Ивановское III, Иванов-
ское VII и Золоторучье III устанавливает-
ся преемственная связь верхневолжской

Кремневые орудия верхневолжской культуры:
1 — наконечник стрелы, 2 — острие, 3 — ножевид-
ная пластинка (Ивановское III).

ранненеолитической культуры с местной
волгоокской позднемезолитической куль-
турой. На указанных стоянках верхневолж-
ский культурный слой отделялся неболь-
шой стерильной прослойкой от позднеме-
золитического слоя, а на стоянке Пеньково
в Рыбинском районе Ярославской области
слой с остатками верхневолжской культу-
ры налегал непосредственно на поздне-
мезолитический слой. Установление пре-
емственной связи верхневолжской ранне-
неолитическои культуры с позднемезоли-
тической культурой имеет огромное значе-
ние для решения вопроса о непрерывности
исторического процесса на территории
лесной зоны Европейской части СССР.

Уже сейчас, благодаря изучению
многослойных поселений в различных ре-
гионах центра Русской равнины, мы можем
Костяные орудия верхневолжской культуры:
1 —топор, 2 — подвеска из кабаньего клыка,
3 — рыболовный крючок, 4, 5 — наконечники стрел
(Ивановское III), 6 — гарпун (Ивановское VII).

наметить для этой части следующую сме-
ну культур, происходившую в эпохи мезо-
лита, неолита и раннего бронзового века:

1.	Мезолитическая культура Волго-Окско-
го междуречья.

2.	Верхневолжская ранненеолитическая
культура с гребенчато-накольчатой и на-
резной керамикой.

3.	Льяловская культура с ямочно-гребен-
чатой керамикой.

4.	Протоволосовская гибридная культура с
ямчато-гребенчатой керамикой.

5.	Волосовская культура с гребенчато-
ямчатой керамикой.

6.	Фатьяновская пришлая скотоводческая
культура эпохи бронзы.

Открытие на верхней Волге ранне-
неолитической (верхневолжской) культуры

позволяет по-новому подойти к решению
ряда важных проблем древнейшей исто-
рии Русской равнины. В связи с этим выри-
совывается совершенно иная этнокультур-
ная карта расселения ранненеолитических
племен лесной и лесостепной части Во-
сточной Европы. Если раньше на картах
ранненеолитических культур наряду с
нарвской, днепродонецкой, волгокамской
и сперрингс помещалась в Волго-Окском
междуречьи льяловская культура с ямоч-
но-гребенчатой керамикой как одновре-
менная им, то теперь на ее место встает
верхневолжская культура, так как льялов-
ская культура развивалась здесь значитель-
но позднее. Кроме того, выясняется иная

последовательность и в смене неолитиче-
ских культур с ямочно-гребенчатой и во-
лосовской керамикой, знаменующих рас-
цвет неолита и финал его в лесной полосе
Европейской части СССР. Если раньше счи-
талось, что волосовская культура —
пришлая на указанной территории, то те-
перь мы можем утверждать, что она раз-
вивалась именно здесь и основной компо-
нент ее происхождения — верхневолжская
культура. Этот факт и появление здесь
пришлых культур бронзового века — фать-
яновской, абашевской и поздняковской —
позволяет по-новому поставить и вопрос
об этногенезе народов, населявших Во-
сточную Европу в эпоху позднего неолита
и в бронзовом веке, о их взаимоотноше-
ниях со степными индо-иранскими племе-
нами (ямной, катакомбной и срубной
культурами).

К числу наиболее ценных эталонных
памятников, исследованных нами, отно-
сятся комплексы Ивановских стоянок на
Ивановском болоте в Переславском районе
Ярославской области, комплексы Языков-
ских стоянок на Савцынском болоте в Ка-
шинском районе Калининской области и
комплексы Сахтышских стоянок в Тейков-
ском районе Ивановской области. Благо-
даря изучению этих многослойных стоянок
нам удалось с наибольшей точностью ра-
зобраться в стратиграфии и хронологии
культурных слоев. Здесь выявилась почти
непрерывная картина развития древних
племен и природных условий их обитания
в позднем мезолите, неолите и эпохе
бронзы, в интервале 2500—8000 лет назад,
что соответствует атлантическому и суб-
бореальному периодам голоцена. Полу-
ченные материалы существенно меняют
прежние представления о неолите лесной
зоны Европейской части СССР, а также
вскрывают новую, более сложную карти-
ну развития природных условий этого
времени.

Установлено, что динамика ряда
компонентов природной среды в атланти-
ческом и суббореальном периодах суще-
ственно влияла на жизнь первобытных
племен, которые постоянно приспосабли-
вались к менявшимся условиям. С этих
позиций рассмотрим роль климатических
колебаний, изменений растительного и
животного мира, а также гидрологическо-
го режима лесной зоны Европейской
части СССР. Рисуя картину природных ус-
ловий, мы в ряде случаев будем выходить
за рамки неолита, пытаясь установить его
связь с предшествовавшими и последую-
щими этапами развития природы и пер-
вобытного человека в голоцене.

Ведущая роль отводится климатиче-
ским колебаниям, определявшим зональ-
но-провинциальную структуру природных
ландшафтов Европейской части СССР в го-
лоцене. Наиболее резкий климатический
перелом произошел около 10 300 лет
назад, при переходе от позднеледниково-
го времени к послеледниковому, когда,

Глиняный диск с изображением головы оленя
из стоянки Сахтыш VIII.

Каменная плитка с нарезным елочным рисунком
из стоянки Сахтыш VIII.

в результате всеобщего потепления и смяг-
чения континентальности климата, на Евро-
пейской части СССР произошла почти пол-
ная деградация особого, почти безлесного,
приледникового растительного комплек-
са и началась консолидация основных рас-
тительных зон: степной, лесной и тундро-
вой. С этим важнейшим палеогеографи-
ческим рубежом совпадает переход от
палеолита к мезолиту, ознаменовавшийся
значительными изменениями в хозяйст-
венной деятельности первобытных коллек-
тивов 2.

2Долуханов П. М., Хотин-
с к и й Н. А. Палеогеографические рубежи
голоцена и мезо-неолитическая история
Европы.— В кн.: Первобытный человек и
природная среда. М 1974, с. 211 —
212.
В целом мезолит Европейской части
СССР рассматривается как переходный
период — время приспособления чело-
века и его хозяйства к новой зональной
структуре природных ландшафтов. Клима-
тическая обстановка предбореального и
бореального периодов (10 300—8000 лет
назад) отличалась неустойчивостью, чере-
дованием потеплений и похолоданий, час-
тичными возвратами к условиям поздне-
ледниковья. В это время граница между
лесом и степью располагалась сёвернее ее
современного положения, а граница
«тундра — лес» — южнее, чем теперь.
Лесная зона отличалась большой однород-
ностью за счет почти повсеместного рас-
пространенния березовых и отчасти сос-
новых лесов. Вместе с тем в центре Рус-
ской равнины вплоть до начала атлантиче-
ского периода сохранялись тундровые
сообщества.

С этой ландшафтной ситуацией хо-
рошо согласуются представления ученых
о специфике раннего мезолита Волго-Ок-
ского междуречья, когда человек вел еще
подвижный образ жизни и охотился, в
основном, на северного оленя, обитателя
тундровых и лесотундровых ландшафтов.

Переход к атлантическому периоду
(около 8000 лет назад) ознаменовался зна-
чительным потеплением и постепенным
увеличением влажности климата. С этого
времени начинается так называемый кли-
матический оптимум голоцена, продолжав-
шийся около 3000 лет и вызвавший услож-
нение структуры природных ландшафтов
лесной зоны Европейской части СССР.
В первой половине периода (8000—
6500 лет назад), сопоставляемой, пример-
но, с поздним мезолитом, зона лесов рас-
ширяется: ее северная граница продвига-
ется в тундру, а южная — в степи. В цент-
ре Русской равнины леса становятся бога-
че и разнообразнее, появляются и рас-
пространяются теплолюбивые широколист-
венные породы. Усложняется и обогаща-
ется животный мир лесов. Одновременно
усложняются, дифференцируются орудия
и методы охоты у племен позднего мезо-
лита, которые благодаря охоте в лесах
и вероятному освоению рыболовства пере-
ходят к более оседлому образу жизни.

Переход от мезолита к неолиту в
лесной зоне Европейской части СССР
произошел во второй половине атланти-
ческого периода — экстремальной фазе
климатического оптимума голоцена (при-
мерно 6500—4700 лет назад), когда бла-
гоприятное соотношение тепла и увлаж-
ненности содействовало наибольшему рас-

цвету растительного и животного мира
умеренного пояса Европы. Климат этого
времени в центре Русской равнины отли-
чался, по сравнению с настоящим, мень-
шей континентальностью (температура ян-
варя была примерно на 5° выше) и значи-
тельно большей длительностью безмо-
розного периода. Отмечается интенсивное
распространение теплолюбивых элемен-
тов лесной растительности и их продвиже-
ния в северном и восточном направлениях,
что определялось потеплением и усиле-
нием влияния воздушных масс Атланти-
ки, проникавших на восток значительно
дальше, чем в предшествовавшее и после-
дующее время. Тундровая зона почти пол-
ностью исчезла с материковой части Евро-
пейской территории СССР. Граница меж-
ду лесом и степью за это время достигла
положения, близкого к современному.

В южной половине лесной зоны гос-
подствовали теплолюбивые широколист-
венные леса из дуба, вяза, липы и лещи-
ны. Сплошная полоса этих многоярусных
лесов на западе Европейской части СССР
достигала ширины 1200—1300 км, на во-
стоке 200—300 км3. Кроме того, широко-
лиственные формации в составе широко-
лиственно-хвойноподтаежных лесов рас-
пространялись на 500—600 км к северу и
северо-востоку от их современного поло-
жения.

Переход к неолиту был обусловлен
всем процессом предыдущего историче-
ского развития, но также нельзя отрицать
и огромной роли природного фактора в
развитии человека и его хозяйственной
деятельности.

Здесь уместно напомнить, что начи-
ная с неолита Европейская часть СССР чет-
ко разделяется на две большие культур-
ные зоны. В северной, лесной, половине
размещаются неолитические племена
(культурно-исторические общности) с охот-
ничье-рыболовческим хозяйством; в юж-
ной, степной,— с земледельческо-ското-
водческим хозяйством. Эти различия и не-
равномерность в историческом развитии
юга и севера, сохранявшиеся в течение
тысячелетий, невозможно объяснить без
учета природной специфики лесной и степ-
ной зон. На юге, в силу благоприятных
для развития земледелия и скотоводства
почвенно-растительных условий и более

3 К настоящему времени полоса широко-
лиственных лесов сузилась до ширины
400—200 км.
высокого развития культур, происходит
быстрый переход от присваивающего хо-
зяйства к производящему. На севере в это
время получает развитие интенсивное
охотничье-рыболовческое хозяйство, зна-
чительно более продуктивное, чем в ме-
золитическую эпоху. Оно сохраняло при-
сваивающий характер, так как раститель-
ные и животные ресурсы лесной зоны
длительное время обеспечивали нужды че-
ловека. Здесь отмечаются крупные усовер-
шенствования в области производства ка-
менных орудий.

Во-первых, получают широкое рас-
пространение каменные топоры, тесла, до-
лота, стамески, рубанки и прочие орудия
для обработки дерева (построек жилищ,
плотов, лодок, заколов и пр.). Вместе с
этим развивается техника пиления, поли-
рования и сверления в изготовлении камен-
ных орудий.

Во-вторых, расширяется и стандар-
тизируется ассортимент кремневых орудий
для охоты, рыбной ловли и домашнего
обихода. Особенно прогрессирует выра-
ботка кремневых наконечников стрел и
дротиков, скребков, ножей, резчиков, ско-
белей, сверл, проколок и т. д. Каменные
орудия изготавливаются из разных пород
камня.

В-третьих, расширяется ассортимент
костяных и роговых орудий. Появляются
новые формы гарпунов, наконечников
стрел, ножей, долот, рыболовных крюч-
ков, кинжалов, стругов, шильев, игл и пр.

В-четвертых, увеличивается количе-
ство деревянных изделий (посуды, луков,
лыж, весел и т. д.), появляются всевоз-
можные плетеные вещи из корней, луба,
бересты и пр. и позднее — сети, верши,
развиваются судоходство, домостроитель-
ство, ткачество и т. д.

Наконец, развивается керамическое
производство, появляются первые лепные
глиняные сосуды — важный отличительный
признак неолита. По форме сосудов и их
орнаментике выделяются культуры и эт-
нические общности эпохи неолита. Изобре-
тение глиняной посуды имело огромное
значение для улучшения благосостояния
жизни неолитических племен и дальней-
шего прогресса в их развитии.

В связи с совершенствованием форм
рыболовства появляется оседлость. Пло-
щадь древних поселений увеличивается.
В неолите у племен лесной полосы появ-
ляется домашняя собака. Соответственно
экономическому развитию изменяются и
социальные формы первобытнородового
строя, усложняются взаимоотношения лю-

Сосуды культуры с ямочно-гребенчатой керами-
кой из стоянки Сахтыш I.


тыслет назад		фазы	периоиды
0  > 1		SA-3	
		SA-2	СУБАТЛАНТИЧЕСНИЙ
' 2	I	SB-3	
' 3		SA-1	
• 4	ш	SB-2	СУББОРЕАЛЬНЫЙ
		SB-1	
 5			
• 6	о	АТ-2	АТЛАНТИЧЕСНИЙ
			
- 7  • 8	е;	АТ-1	
	о	ВО-2	БОРЕАЛЬНЫЙ
• 9	О	ВО-1	
		РВ-2	ПРЕДБОРЕАЛЬНЫЙ
• 10		РВ-1	
		DR-3	ПОЗДНИЙ ДРИАС
 11			
. 12		AL	АЛЛЕРЕД

Периодизация и хронология голоцена.

Карта ранненеолитических культур лесной и ле-
состепной зон Европейской части СССР.

дей, их идеология, мышление, искус-
ство и т. д. Люди расселяются по ши-
роким пространствам Восточной Европы,
образуя различные культуры и культурно-
исторические общности, расширяются
взаимосвязи между ними, возникает обмен
и т. д., что также способствует дальней-
шему прогрессу. Продуктивность хозяйст-
ва ранненеолитических племен лесной зо-
ны объясняется не только дальнейшим раз-
витием производительных сил, но и осо-

быми благоприятными природными усло-
виями теплого атлантического периода.

Сопоставление археологического и
палеоботанического материалов открывает
новые возможности в изучении взаимосвя-
зи природной среды и экономики ранне-
неолитических племен лесной и лесостеп-
ной зон Европейской части СССР и, ве-
роятно, может служить ключом для выяс-
нения причин одновременного появления
в указанном регионе ранненеолитических
культур: верхневолжской, нарвской, вол-
гокамской, днепродонецкой и сперрингс.
Отмечается удивительн.ое совпадение
ареалов этих культур с районами распро-
странения широколиственных лесов и от-
части широколиственно-хвойнотаежных ле-
сов. Эту связь вряд ли можно объяснить
случайным совпадением, так как именно
широколиственные леса обладают высокой
и устойчивой продуктивностью и исключи-
тельно благоприятными условиями для

добывания животной и растительной пищи.
По данным зоологов, население позвоноч-
ных животных в различных частях лесной
зоны неоднородно. В широколиственных
лесах огромное разнообразие местооби-
таний, в частности, многоярусность расти-
тельного покрова и обилие различных кор-
мов, обусловливает большее количество
массовых видов птиц и млекопитающих
по сравнению с другими подзонами леса.
Большинство позвоночных животных лесо-
степи и широколиственных лесов жизне-
деятельны в течение всего года, а числен-
ность и биомасса многих из них значитель-
но выше и устойчивее, чем в степи,
тундре и тайге. Возможно, что эти обстоя-
тельства в сочетании с оптимальными эко-
логическими условиями обитания человека
в широколиственных лесах создавали наи-
более благоприятные предпосылки пере-
хода от мезолита к неолиту населения лес-
ной зоны Европейской части СССР.

Исследование многочисленных кост-
ных остатков на ранненеолитических стоян-
ках указывает на широкое распространение
в то время кабанов, благородных оленей,
косуль, зубров, бобров и других предста-
вителей широколиственных лесов. В лесах
и особенно на озерах водилось огромное
количество боровой и болотной дичи. Ко-
сти птиц (глухарей, тетеревов, уток, гусей,
журавлей и др.) в большом количестве
найдены в кухонных остатках ранненеоли-
тических поселений. В озерах, реках, реч-
ках и ручьях обитали разнообразные рыбы
(щуки, сомы, осетры, стерлядь, лещи, са-
заны, окуни, язи, плотва и т. д.). О важ-
ности рыболовства свидетельствуют мно-
гочисленные кости рыб и целые слои
рыбьей чешуи.

Наряду с этими природными ресур-
сами в широколиственных лесах были ог-
ромные запасы растительной пищи в виде
съедобных ягод, плодов, кореньев, оре-
хов, грибов и пр., игравших важную роль
в рационе неолитического человека.

Изучение мест поселений ранненео-
литического человека в лесной зоне пока-
зывает резкое увеличение количества по-
селений по сравнению с предыдущей мезо-
литической эпохой, что свидетельствует
о значительном приросте населения и
создавшихся благоприятных условиях для
ведения продуктивного охотничье-рыбо-
ловческого хозяйства. Выбор мест поселе-
ний на берегах озер и речек свидетельст-
вует о возросшей роли рыболовства. Имен-
но оно обеспечивало неолитическим оби-
тателям более прочную продуктовую ба-
зу, чем охота,— об этом свидетельствуют
многочисленные остатки рыб в неолитиче-
ских культурных слоях. Нами замечено:
чем богаче озера и протоки рыбой — тем
больше здесь поселений, и наоборот, на
непроточных озерах, где в результате зим-
них заморов рыбы мало, неолитические
поселения отсутствуют.

При выборе мест стоянок на озерно-
речных системах, человек отдавал пред-
почтение островам, мысам, стрелкам, об-
ладавшим рядом преимуществ перед дру-

гими местообитаниями. Хороший обзор
местности, наличие водной преграды,
меньшее количество гнуса на открытом
месте—все это имело в данном случае
определенное значение. Особое внимание
привлекали места впадения рек в озера
и их истоков, где в условиях частых и кон-
центрированных миграций рыб можно бы-
ло организовать наиболее эффективное по
тому времени рыболовство.

Тяготея к озерно-речным ландшаф-
там, неолитический человек не продвигал
своих стоянок в глубь водоразделов, за-
нятых густыми широколиственными леса-
ми. Это объясняется как трудностью по-
лучения питьевой воды на водоразделах,
так и спецификой распределения живот-
ного мира в лесах. По наблюдениям зоо-
логов, животные концентрируются не в
глубинах лесных массивов, а по окраинам,
ландшафтно-контактным участкам. Это яв-
ление известно под названием «погранич-
ного эффекта».

Таким образом, выясняется прямая
связь ареалов ранненеолитических культур
центра Русской равнины с ареалом широ-
колиственных лесов во вторую половину
атлантического периода.

К подзоне широколиственных лесов
полностью относятся ареалы верхневолж-
ской и нарвской культур и значительная
часть ареалов волгокамской и днепро-
донецкой культур. Ареал культуры
сперрингс в Карелии относится к сосно-
вым и березовым лесам со значительной
примесью широколиственных формаций.
Северная часть волгокамской культуры
на востоке вклинивается в районы, занятые
хвойно-широколиственными лесами, что
позволяет предполагать возможность по-
явления ранненеолитических племен и в
других районах этих лесов.

Ареал днепродонецкой культуры ох-
ватывает две различные в ландшафтном
отношении области: северная относится
к полосе широколиственных лесов, а юж-
ная — к степной зоне. Казалось бы, напра-
шивается заключение о том, что однород-
ная ранненеолитическая культура развива-
лась здесь в различных зонах, независимо
от специфики природных ландшафтов.
Подобный вывод, развиваемый некоторы-
ми археологами в безоговорочном вариан-
те для неолита Европейской части' СССР,
кажется нам преждевременным по сле-
дующим соображениям. Во-первых, име-
ются данные, позволяющие говорить о не-
однородности хозяйства днепродонецких
племен. В северной части ареала господ-
ствуют охота и рыболовство, в южной —
усиливается роль земледелия и скотовод-
ства. Отмечаются некоторые различия в
керамике и орудиях, которые на севере
более близки «чисто лесным» культу-
рам — верхневолжской и нарвской.

Во-вторых, надо учитывать, что сто-
янки днепродонецкой культуры распола-
гались в основном в речных долинах, за-
нятых в эпоху климатического оптимума
голоцена широколиственными лесами, ко-
торые в виде интразональных формаций
распространялись на юг, вплоть до Азов-
ского и Черного морей. Таким образом,
человек существовал здесь в условиях,
приближенных к области распространения
широколиственных лесов, хотя, несомнен-
но, зональная специфика степных водо-
раздельных пространств накладывала оп-
ределенный отпечаток на образ его жизни
и хозяйственной деятельности.

Наряду с близостью природной об-
становки ареалов указанных культур на-
блюдается и их хронологическая близость
(V—IV тыс. до н. э.), а также сходные чер-
ты в материальной и духовной культуре
(в орнаментике и формах глиняной посу-
ды, кремневом инвентаре, в формах ко-
стяных орудий, топографии поселений,
охотничье-рыболовческом хозяйстве с
преобладанием рыболовства и т. д.). Ука-
занные факты, очевидно, свидетельствуют
не только о соседственных связях, синхрон-
ности культур, но и какой-то их генетиче-
ской связи — общем источнике.

В связи с открытием верхневолжской
культуры потребуется коренной пересмотр
многих взглядов на развитие неолитиче-
ских и более поздних культур не только
в центре Русской равнины, но и в других
частях Европейской территории СССР.
Особенно остро встает вопрос о происхож-
дении и развитии неолитических племен с
ямочно-гребенчатой керамикой, непосред-
ственно следующих за верхневолжской
ранненеолитической культурой. Керамика
и той и другой культур резко отличается
друг от друга.

Культура с ямочно-гребенчатой ке-
рамикой имела огромный ареал. Она за-
нимала всю лесную полосу Европейской
части СССР (от границ лесостепи до Бе-
ломорья). Радиокарбоновые данные по
стоянкам Салтыш I, Языкове I и Иванов-
ское 111 свидетельствуют о распростра-
нении этой культуры на рубеже IV—
I 11 тыс. до н. э. В этот период происхо-
дили природно-климатические изменения.
При переходе от атлантического к суббо-
реальному периоду наблюдалась глубо-
кая регрессия в гидрологической сети

центра Русской равнины. Эта регрессия
сочеталась со значительным похолоданием,
вызвавшем новые изменения в раститель-
ном и животном мире лесной зоны Евро-
пейской части СССР. В частности, отмечает-
ся частичная деградация теплолюбивых ши-
роколиственных лесов, увеличение роли
бореальных фаунистических элементов
и т. д. С этими природными изменения-
ми совпадает новый этап в развитии пер-
вобытного человека, когда неолитические
племена распространяются не только по
всей лесной зоне, но и появляются в

тундре.

Приведенные материалы и выводы о
неолитических племенах и взаимосвязи их
с природой не означают абсолютизации
роли природного фактора в развитии че-
ловека. Ретроспективный анализ истории
человека и природы в голоцене и плей-
стоцене показывает, что природные из-
менения существенно сказываются в жиз-
ни первобытного человека только до до-
стижения им определенного социального
уровня развития. Лишь к началу голоцена
человечество «созрело» для активной реак-
ции на природные изменения и для по-
следующего интенсивного развития. Ес-
тественно, что этот процесс, ярко выразив-
шийся в неолите, проявлялся по-разному.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Крайнов Д. А., Хотинский Н. А., Урбан Ю. Н.,
Молодцова Е. М. ДРЕВНЕЙШАЯ РАННЕНЕОЛИ-
ТИЧЕСКАЯ КУЛЬТУРА ВЕРХНЕГО ПОВОЛ-
ЖЬЯ.—«Вестник АН СССР», 1973, № 5.

Крайнов Д. А., Хотинский Н. А. ВЕРХНЕВОЛЖ-

СКАЯ РАННЕНЕОЛИТИЧЕСКАЯ КУЛЬТУРА.—
«Советская археология», 1977, № 3.

МАТЕРИАЛЫ XXIII МЕЖДУНАРОДНОГО ГЕО-
ГРАФИЧЕСКОГО КОНГРЕССА. М., 1976.

ПЕРВОБЫТНЫЙ ЧЕЛОВЕК И ПРИРОДНАЯ СРЕ-
ДА. М., 1974.
Филогенез и онкогенез

В. В. Худолей

Вениамин Викторович Худолей, кандидат медицинских наук,
младший научный сотрудник лаборатории химических канцеро-
генных агентов Научно-исследовательского института онкологии
им. Н, Н. Петрова Министерства здравоохранения СССР. Ученик
Г. Б. Плисса. Основное направление исследований—химический
канцерогенез и сравнительная онкология.

За последнее десятилетие накопи-
лось достаточно сведений о распростра-
нении опухолей в природе, что способст-
вовало появлению нового направления в
онкологии — сравнительной онкологии 1.
Основная задачаэтой науки — поиски эво-
люционно-биологических закономерностей
опухолевого роста.

ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПОРОГ ЧУВ-
СТВИТЕЛЬНОСТИ К ОПУХОЛЯМ

Для поиска и установления эволюци-
онно-биологических закономерностей
опухолевого роста прежде всего необхо-
димо ответить на вопрос: «Что же такое
опухоль?» Несмотря на то что существует
значительное количество определений это-
го понятия, многие из них отражают лишь
отдельные стороны новообразований и но-
сят феноменологический характер. Боль-
шинство авторов признает, что опухоль —
это автономное патологическое разраста-
ние клеток в тканях, характеризующееся
рядом особенностей и вызванное опреде-
ленными нарушениями в регулирующих

'Худолей В В. Сра вните ль ный ана-
лиз опухолевого роста — «Журн. общей
блог. », 1976, т. 2.

системах организма. Таким образом, ис-
ходя из этого положения, можно предпо-
ложить, что опухоли возникают лишь на
тканевом уровне организации и при нали-
чии систем, обеспечивающих внутритка-
невой и межклеточный гомеостаз. Это
подтверждается на примере эволюции ос-
новных типов животных.

Простейшие — одноклеточные жи-
вотные. Они имеют сложную функцио-
нальную организацию и разделение тру-
да между отдельными компонентами
клетки. Однако у простейших отсутствует
тканевой субстрат, поэтому изменения
внутренней и внешней среды могут вести
к гибели клетки, но отнюдь не к новообра-
зованиям. Однако и у простейших встре-
чаю1ся некоторые аналоги злокачествен-
ного роста; по мнению ряда патологов, к
ним можно отнести парамеций — убийц.
Среди популяций обыкновенных параме-
ций имеются отдельные особи, содержа-
щие каппа-частицы (К-фактор, являющий-
ся, по-видимому, вирусом). Система клет-
ка— К-фактор строго сбалансирована, но
различные внешние агенты могут вызвать
быстрое размножение каппа-частиц и пе-
редачу их другим, чувствительным осо-
бям, вызывая у них летальный эффект. По-
добные аналогии с многоклеточными име-
ют право на существование, однако они
не выходят за рамки аналогии2.

Губки — побочная ветвь эволюции,
произошедшая от группы простейших,
отличной от тех, которые дали начало
остальным многоклеточным. Губкам прису-
ща клеточная дифференциация и специа-
лизация, но почти отсутствует способность
к межклеточной координации и интегра-
ции, ведущей к образованию тканей. В
связи с этим опухолевых, аномалий в ес-
тественных условиях и в эксперименте у
губок не обнаружено.

Кишечнополостные находятся на
низшей ступени развития животных с тка-
невым уровнем организации. У них имеет-
ся энто- и экзодерма, эпителиальная, со-
единительная, мышечная, нервная и репро-
дуктивная ткани. Таким образом, начиная
с кишечнополостных появляется субстрат
(ткань) для возникновения неоплазм (опу-
холевых новообразований).

Системы внутритканевой и межкле-
точной регуляции и координации осущест-
вляют перенос информации от одних кле-
ток и тканей к другим с помощью раз-
личных биологически активных химических
и физических факторов (гормоны, биото-
ки). Эти факторы обладают широким не-
специфическим действием; с усложнением
организации специализация информацион-
ных сигналов возрастает. Можно выделить
четыре типа регулирующих систем — хи-
мическая, • эндокринная, вегетативная
нервная система и центральная нервная
система. В настоящий момент трудно
представить себе механизмы более древ-
ние, чем неспецифическая химическая ре-
гуляция, координирующая работу внут-
риклеточных органелл одноклеточных ор-
ганизмов и связи между клетками и тка-
нями многоклеточных. Например, пред-
ставители кишечнополостных — гидры
выделяют «гипнотоксин», имеющий адре-
налиноподобную структуру. У них же
появляются и первые нервные клетки.
Таким образом, кишечнополостные обла-
дают не только тканевым субстратом для
развития опухоли, но и системами регу-
ляции, повреждение в которых может при-
вести к появлению опухолей. Иначе гово-
ря, филогенетический порог, с которого
начинается развитие новообразований,
должен находиться на уровне кишечнопо-

лостных. Это подтверждается наблюде-
ниями, правда пока немногочисленными,
как спонтанных новообразований у гидр в
виде патологических разрастаний, приво-
дящих животных к гибели, так и экспери-
ментами последнего времени, в которых
различными воздействиями (облучение,
повышение температуры, имплантация хи-
мических агентов) удалось получить опу-
холевые аномалии именно у кишечнопо-
лостных.

ЧЕМ ВЫШЕ ОРГАНИЗАЦИЯ, ТЕМ ШИ-
РЕ НОВООБРАЗОВАНИЯ

В процессе дальнейшей эволюции
организм усложняется и совершенствует-
ся. При этом усложняются не только сами
ткани и системы регуляции, но одновре-
менно возрастает и потенциальная воз-
можность поломки в них, что может
вести к опухолевой трансформации. По-
следнее положение подтверждается хоро-
шо известными фактами увеличения часто-
ты опухолей от низших форм к высшим.
Обращает на себя внимание расширение и
изменение спектра опухолей в зависимо-
сти от филогенетического положения жи-
вотных. Так, у низших беспозвоночных но-
вообразования не только малочисленны,
но и чрезвычайно однообразны; у.более
организованных объектов возрастает как
частота, неоплазм вообще, так и частота
определенных опухолей. Эта тенденция
прослеживается не только в типах, но и клас-
сах и объясняется как приобретением в
филогенезе новых органов (а значит, и
«мишеней» для опухолеродных агентов),
так и все возрастающими и усложняющи-
мися взаимоотношениями организмов с
внешней средой.

Расширение среды обитания ведет к
увеличению возможности контакта с кан-
церогенами. Рассмотрим это на примере
позвоночных животных. Относительно не-
давно описанные новообразования у круг-
лоротых3 представляют собой опухоли пе-
чени и кожи, в то время как у вышестоя-
щих в эволюционном отношении хряще-
вых и особенно костных рыб не только
заметно увеличивается частота тех же но-
вообразований, но и появляются опухоли

2 D a w е С. Neoplasms and related di-
sorders of invertebrate and lower ver-
tebrate animals. Nat. Cancer Inst.,

1969.

3 Fa I k m е г S., Е m d i n S. О:,
Ostberg V., Mattison S., Johan-
s о n-S jobeck M. C., Fange R.—
«Progr. Exp. Tumor Research», 1976,
v. 20.
нервной, мышечной и кроветворной си-
стем. У амфибий, по сравнению с ниже-
стоящими на эволюционной лестнице ры-
бами, опухоли многообразнее по своей
структуре и локализации, что можно объ-
яснить как возникновением у амфибий ап-
парата легочного дыхания (в легких земно-
водных нередко образуются опухоли), так
и более широкими и разнообразными эко-
логическими связями. У рептилий, несмот-
ря на. относительно незначительное извест-
ное количество новообразований (что объ-
ясняется, вероятно, отсутствием целена-

правленных исследований в этой области),
разнообразие их, по сравнению с други-
ми низшими позвоночными, значительно
выше. Так, у пресмыкающихся нередки
опухоли желудка, кишечника, желчного
пузыря, почти не встречающиеся у рыб и
земноводных. Таким образом, мы можем
отметить одну из наиболее общих зако-
номерностей опухолевого роста, а именно:
усовершенствование и усложнение органи-
зации в филогенезе ведет к расширению
спектра и увеличению частоты новообра-
зований.

тканевой спектр опухолей

GJ

уровень
организации

Ф

Ф

Ф

ф ф
о ±
о н

3S
3 I

СИСТЕМНЫЙ

СИСТЕМНЫЙ

СИСТЕМНЫЙ

моллюсни

СИСТЕМНЫЙ

КОЛЬЧАТЫЕ ЧЕРВИ

ОРГАННЫЙ

ПЛОСНИЕ ЧЕРВИ

ТНАНЕВОЙ

КИШЕЧНОПОЛОСТНЫЕ

НДЕТОЧНЫЙ

ГУ БНИ

ПРОТОПЛАЗМА-
ТИЧЕСНИЙ

ПРОСТЕЙШИЕ

Схема, показывающая связь филогенеза и онко-
генеза основных типов животных. Здесь и на
других рисунках интенсивность цвета указывает
на частоту опухолей (высокая, средняя, низкая).
ОПУХОЛЬ — «ВОЗВРАТ» К БОЛЕЕ
РАННЕЙ ЭВОЛЮЦИОННОЙ
СТУПЕНИ

Другой аспект связи фило- и онкоге-
неза можно рассматривать в процессе раз-
вития самой опухоли. Как показали много-
численные исследования, при возникнове-
нии опухоли (канцерогенезе) происходит
как бы возврат к более ранней эволюцион-
ной ступени. Это выражается в процессах,
которые можно определить как своеоб-
разные реверсии. Рассмотрим некоторые
примеры таких реверсий.

Схема, демонстрирующая связь филогенеза и
онкогенеза позвоночных. Усовершенствова'ние
организации ведет к увеличению частоты и рас-
ширению спектра новообразований.

Морфологические реверсии. Между
морфологической структурой органов
различных животных, естественно, име-
ются определенные отличия. Однако пато-
логам хорошо известно, что эти различия
в опухолях сглаживаются. Так, в норме
печень рыб лишена балочной и дольчатой
структуры, в то время как у млекопитаю-
щих эта структура выражена наиболее от-
четливо. При опухолях, напротив, резко
увеличивается степень схожести этих
структур: зачастую, не зная заранее, весь-
ма трудно отличить печеночный рак рыб
от аналогичного новообразования млеко-
питающих.

Морфофункциональные реверсии.
Более 100 лет назад Р. Вирхов — один из
создателей клеточной теории — показал,
что раковые клетки способны передвигать-
ся подобно амебам. Такой феномен от-
сутствует в нормальных неделящихся
клетках.

Биохимические реверсии. Примером
ее может служить широко известный фе-
номен Варбурга. О. Варбург показал, что
в метаболизме опухолевой ткани преобла-
дает анаэробный распад углеводов (гли-
колиз), заменяющий более сложный и фи-
логенетически более поздний процесс
окисления. Таким образом, биохимически
рак знаменует собой возврат к однокле-
точному существованию (у бактерий пре-
обладают процессы брожения).

Гормональные реверсии. Известно,
что лишь на определенных этапах развития
появляется способность гормонов индуци-
ровать некоторые ферментные системы.
В опухолях эта способность утрачивается.
Например, небольшое количество фермен-
та гексокиназы в нормальных тканях нахо-
дится под контролем гормона инсулина и
ряда его антагонистов. В опухолевых клет-
ках содержание гексокиназы резко повы-
шается и гормональная зависимость почти
полностью теряется.

Иммунологические реверсии. В на-
стоящее время хорошо изучен феномен
появления эмбриональных антигенов в опу-
холевых тканях. Например, эмбриоспеци-
фические антигены, свойственные исход-
ной ткани, найдены в новообразованиях
печени у человека, а печеночный эмбрио-
нальный антиген при гепатомах выявлен у
12 различных видов и классов животных4.

4 А б е л е в Г. И. Альфа-фето протеи н:
биологические и клинические аспекты.—
В сб.: Вопросы иммунологии. М.,	1977,

т. 6.
Филогенетическое древо и сравнительная часто-
та опухолей у основных видов животных.
В последнее время в опухолях желудоч-
но-кишечного тракта человека также вы-
явлены фетопротеины (белки, свойствен-
ные эмбриональной жизни). Недавно в ла-
боратории экспериментальных опухолей
Ленинградского научно-исследователь-
ского института онкологии эти антигены
обнаружены и в индуцированных диме-
тилгидразином опухолях толстого кишеч-
ника у крыс. Необходимо отметить, что
эмбриональные антигены менее специфич-
ны, чем нормальные, и даже имеется ча-
стичная иммунологическая схожесть меж-
ду фетопротеинами организмов различных
видов.

Количество приведенных примеров
легко можно увеличить. В основе всех
названных реверсий лежит элиминация
филогенетически более поздних и, стало
быть, менее укоренившихся регуляторных
механизмов. Сказанное косвенно под-
тверждается известным положением эво-
люционной теории, согласно которому
в процессе развития общие признаки, ха-
рактерные для типов и классов, появляют-
ся раньше частных признаков, присущих
родам и видам.

Существует мнение, что опухоли
возникают в результате так называемой
регрессивной эволюции, т. е. являются
следствием активизации филогенетически
более древних генов, которые в норме
подавляются системами контроля.

РОЛЬ ОПУХОЛЕРОДНЫХ ФАКТО-
РОВ В ЭВОЛЮЦИИ

•Еще один интересный аспект иссле-
дуемого вопроса — это роль опухолерод-
ных факторов в эволюции. В свое время,
много миллионов лет назад, на Земле
появились условия, при которых стало
возможным возникновение жизни. Огром-
ную роль в эволюции органического мира
играли факторы среды, в том числе и из-
вестные ныне как канцерогенные, а имен-
но— ионизирующая радиация (космиче-
ские лучи, ультрафиолет) и химические
соединения (например, такие простые по
структуре соединения, как нитрозамины).
Эти вещества, будучи активными мутаге-
нами, воздействовали на первые живые
системы и организмы, увеличивая частоту
мутаций и поставляя тем самым материал
для эволюции. Иллюстрацией подобных со-
бытий может служить хорошо изученное
сегодня мутагенное действие опухолерод-
ных факторов на бактерий и насекомых.
У дрозофил канцерогенные полицикли-
ческие ароматические углеводороды зна-

чительно повышают процент мутирования,
а при действии ионизирующего облучения
частота мутаций, ведущих к появлению
•опухолей яичников, увеличивается в 26 раз.
Известно, что накопление мутаций может
вести к возникновению новых видов. Весь-
ма интересным представляется и так на-
зываемый органогенный эффект. Напри-
мер, воздействие некоторых химических
канцерогенов (полициклических арома-
тических углеводородов, метилнитрозо-
мочевины и др.) и облучения приводит
не только к возникновению опухолей у
свободно живущих плоских червей-плана-
рий и амфибий, но и к образованию до-
полнительных органов (конечностей у ам-
фибий, головы у планарий). Исследования
последних лет в области вирусологии, и
в частности выяснение механизма полово-
го процесса у бактерий, осуществляемого
с помощью «эпивирусов», открытие реп-
ликации ДНК на РНК при посредстве РНК-
зависимой-ДНК-полимеразы и т. д., дают
возможность определить также роль ви-
русов в эволюции как переносчиков гене-
тической информации5. Все это свидетель-
ствует в пользу того, что перечисленные
три фактора канцерогена — химические
канцерогены, ионизирующая радиация,
онкогенные вирусы,— будучи факторами
эволюции, играли в ней позитивную роль,
вызывая изменения, ведущие в конечном
счете как к усовершенствованию структуры
организмов, так и к расширению экологи-
ческих взаимоотношений.

В свою очередь, усложнение струк-
туры и связей организмов и среды, как
говорилось выше, создало возможность
возникновения опухолей. Еще И. И. Меч-
ников указывал, что для проявления лю-
бой биологической реакции необходим
подготовленный путь ее реализации. Такой
путь, несомненно, связан с нарушением
в регулирующих системах и может быть
гипотетически одним из двух. Первый
путь — генетические изменения. Он оп-
ределяется перестройкой генотипа и мо-
жет иметь характер хромосомных абер-
раций или генных мутаций. Роль генети-
ческих изменений подтверждается тем
фактом, что многие химические опухоле-
родные агенты, ионизирующая радиация
и некоторые онкогенные вирусы обладают
мутагенными свойствами.

Второй путь — эпигенетические из-

5 Ж д а н о в В. М., Тихоненко Т. И.
Вирусы и генетический обмен в биосфере.—
В *сб.: Современные проблемы биологии.
М., 1974.
менения. Нарушение жизнедеятельности
(репрессия или активация) отдельных ге-
нов, ответственных за контроль над про-
цессами деления и дифференцировки,
ведет к проявлению аномалий количест-
венного характера, основное из которых —
опухолеобразование. Согласно хорошо
известной схеме Жакоба и Моно, деятель-
ность структурных генов протекает под
контролем генов-регуляторов. Именно они
обеспечивают синтез определенных ве-
ществ белковой природы, вызывающих
репрессию или дерепрессию структурных
генов. Канцерогены же, блокируя непо-
средственно гены-регуляторы или их про-
дукты (например, гистоны) нарушают
деятельность структурных генов. В том
случае, когда поражается ген, ответствен-
ный за контроль над пролиферацией,
могут возникать опухоли. Представление
о подобном механизме действия опухо-
леродных факторов подтверждается ис-
следованиями по связыванию химических
канцерогенов с белками и нуклеиновыми
кислотами, повреждением. этих компонен-
тов облучением и несомненной связью
опухолеродных вирусов с нуклеиновыми
кислотами. Основным доказательством
эпигенетического механизма канцероге-
неза служит отсутствие резких качествен-
ных различий опухолевых клеток по срав-
нению с нормальными, а также появление
антигенов, свойственных эмбриональным
тканям, синтез которых подавлен во взрос-
лом организме (уже упомянутые фетопро-
теины). Таким образом, видно, что дере-
прессия или изменение функционирования
отдельных участков генетического мате-
риала могут быть вызваны различными
причинами. На современном уровне зна-
ний можно, исходя из двух альтернатив-
ных путей, подтвердить теорию о поли-
этиологичности новообразований.

Развивая положение о том, что опу-
холи —- эволюционнообусловленные явле-
ния, следует отметить, что:

существует филогенетический порог
чувствительности к опухолям и опухоле-
родным воздействиям;

по мере усложнения и усовершенст-
вования организации живых организмов
увеличивается частота и расширяется
спектр новообразований;

опухолевый рост представляет собой
как бы возврат к более ранней эволюцион-
ной ступени. Все имеющиеся данные по
сравнительно-эволюционной онкологии
свидетельствуют о полиэтиологичности
новообразований.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Бреслер В. М. ОНКОЛОГИЯ. М., 1971.

БИОЛОГИЯ ЗЛОКАЧЕСТВЕННОГО РОСТА.
Сб. М, 1965.

Гексли Дж. РАК КАК БИОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОБ-
ЛЕМА. М., 1960.

Зюсс Р., Кинцель В., Скрибнер Дж. Д. РАК:

ЭКСПЕРИМЕНТЫ И ГИПОТЕЗЫ. М., 1977.

Каудри Е. РАКОВЫЕ КЛЕТКИ. М., 1958.
Организация науки

Золотые медали им.

М. В. Ломоносова

Высшие награды Акаде-
мии наук СССР — золотые
медали им. М. В. Ломоносова
за 1977 г. присуждены акаде-
мику М. А. Лаврентьеву за
выдающиеся достижения в об-
ласти математики и механики
и члену Национальной акаде-
мии наук США Лайнусу По-
лингу за выдающиеся достиже-
ния в области химии и био-
логии.

Михаил Алексеевич Лав-
рентьев — один из крупней-
ших советских специалистов
в области математики и меха-
ники. Его научную деятель-
ность отличают органическая
связь глубоких теоретических
исследований с непосредствен-
ными нуждами практики, ши-
рокий диапазон научных инте-
ресов. Им решен ряд труд-
нейших проблем современной
математики и механики: полу-
чены фундаментальные резуль-
таты в теории функций, в тео-
рии конформных и квазикон-
формных отображений, в тео-
рии дифференциальных урав-
нений и в других областях
математики. Идеи, выдвину-
тые в трудах М. А. Лаврентье-
ва, положили начало принци-
пиально новым направлениям
современной математики, осо-
бенно в теории функций ком-
плексного переменного. Мно-
гие интересные результаты ма-
тематических работ М. А. Лав-
рентьева оказали стимулирую-
щее влияние на постановку
и успешное решение ряда при-
кладных задач.

М. А. Лаврентьеву при-
надлежит выдающийся вклад в
развитие современной теории
гидро- и аэродинамики, преж-
де всего в создание теории
струйных течений жидкостей.
Крупнейшая научная заслуга
ученого — создание советской
школы по исследованию про-

М. А. Лаврентьев.

цессов кумуляции при взрыве.

Инициатива и самоотвер-
женный труд М. А. Лаврентье-
ва сыграли громадную роль в
создании Сибирского отделе-
ния АН СССР — одного из ве-
дущих научных центров мира.

М. А. Лаврентьев — Ге-
рой Социалистического Труда,
лауреат Ленинской и Госу-
дарственных премий, почетный
член многих иностранных ака-
демий, научных учреждений и
обществ.

•

Лайнус Карл Полинг —
выдающийся ученый и общест-
венный деятель. Профессор
Станфордского университета
в США, член Национальной
академии наук США, иностран-
ный член АН СССР. Ему при-
надлежит большое число широ-
ко известных исследований,
сыгравших важную роль в фор-
мировании современных пред-
ставлений в области теорети-

Л. К. Полинг.

ческой химии, физики, биохи-
мии.

Основные труды Л. По-
линга посвящены исследова-
нию строения молекул и при-
роды химической связи мето-
дами квантовой механики.
С его именем связан целый
ряд особо выдающихся дости-
жений и открытий в этой об-
ласти. Основополагающие ре-
зультаты получены Л. Полин-
гом в цикле исследований
структуры молекул; им впер-
вые рассчитаны величины ион-
ных радиусов, составлены их
таблицы, сформулированы не-
которые общие правила обра-
зования ионных кристалличе-
ских структур, дано квантово-
механическое описание гомео-
полярной связи и решение
проблемы направленности ва-
лентностей.

В последнее время на-
учные интересы Л. Полинга
сконцентрированы на пробле-
мах современной биохимии.
Центральное место в его био-
химических исследованиях за-
нимают вопросы строения бел-
ков.

Л. Полинг — активный бо-
рец за мир, один из инициа-
торов Пагуошского движения.
Ему присуждена Нобелевская
премия по химии, он лауреат
международной Ленинской пре-
мии «За укрепление мира меж-
ду народами», Нобелевской
премии мира.

Космические исследования

Новые шаги в разви-
тии космонавтики:
«Салют-6» — «Союз-
26» — «Союз-27» —
«Прогресс»

10 января 1978 г. в
15 ч 26 мин1 в Советском
Союзе был запущен транспор-
тный космический корабль
«Союз-27» с экипажем в соста-
ве командира корабля В. А.
«Джанибекова и бортинженера
О. Г. Макарова. Ракета-носи-
тель вывела корабль на орби-
ту, параметры которой после
проведенной в тот же день
коррекции составили: высота в
перигее 257 км, в апогее —
302 км, наклонение 51,6°, пе-
риод обращения 89,9 мин.

11 января в 17 ч 06 мин
была осуществлена стыковка
корабля «Союз-27» с пилоти-
руемым космонавтами Ю, В.
Романенко и Г. М. Гречко ор-
битальным комплексом «Са-
лют-6» — «Союз-26»2, и космо-
навты В. А. Джанибеков и
О. Г. Макаров перешли в по-
мещение станции «Салют-6».
Стыковка производилась ко вто-
рому стыковочному узлу, рас-
положеннрму на переходном
отсеке станции.

Впервые на околоземной'
орбите был создан Пилотируе-
мый научно-исследоватёльский

' Здесь и далее время
московское.

2 «Природа», 1978, № 4,
с. 129.

После выполнения запланиро-
ванных исследований и экспери-
ментов на борту орбитального
научного комплекса «Салют-6» —
«Союз-26» — «Союз-27» космо-
навты В. А. Джанибеков (справа)
и О. Г. Макаров возвратились
на Землю.

Фото ТАСС.

комплекс в составе орбиталь-
ной станции и двух космиче-
ских кораблей. В течение пя-
ти дней совместной работы на
борту станции Ю. В. Рома-
ненко, Г.* М. Гречко, В. А.
Джанибеков и О. Г. Макаров
выполнили ряд важных науч-
но-технических и медико-био-
логических исследований и экс-
периментов.

Был осуществлен совме-
стный советско-французский
эксперимент «Цитос» по изу-
чению влияния факторов кос-
мического полета на кинетику
клеточного деления микроор-
ганизмов. При подготовке экс-
перимента на Земле в качест-
ве объекта исследований со-
ветские специалисты выбрали
клетки протея, а француз-
ские — другого представителя
простейших микроорганизмов,
парамеции, так как они нако-
пили большой опыт работы с
этим микроорганизмом, в част-

ности научились «рассаживать»
в отдельные полиэтиленовые
пакетики только что народив-
шихся особей.

Эксперимент проводил-
ся следующим образом. На
Земле в специальные полиэти-
леновые пакетики с питатель-
ной средой и фиксирующим
раствором было помещено по
одной клетке парамеции. Од-
на партия пакетиков была при-
готовлена для полета в космо-
се, вторая — для контрольно-
го эксперимента на Земле. До
начала эксперимента «Цитос»
клетки парамеции в обеих пар-
тиях должны были пребывать в
состоянии, близком к анабио-
зу, поэтому на космодром их
перевезли в холодильной ка-
мере специального транспорт-
ного термостата «Термо-
конт-2», созданного советски-
ми специалистами; в термоста-
те поддерживалась температу-
ра + 8°С. Перед стартом ко-
рабля «Союз-27» вкладыш с
биоматериалом был помещен
в бортовой термостат «Био-
терм-8», где поддерживалась
та же температура.

Когда космонавты Джа-
нибеков и Макаров перешли
на борт «Салют-6», вкладыш
был перенесен в термостат
«Цитос», созданный француз-
скими специалистами и уста-
новленный на борту «Салюта-6».
В нем с высокой точностью
поддерживается температура
+ 25°С, при которой клетки ак-
тивно размножаются: таким
образом, процесс деления кле-
ток начался в чисто космиче-
ских условиях. В течение 4 сут
через каждые 12 ч космонавты
раздавливали специальную ам-
пулу внутри части пакетиков,
тем самым прекращая процесс
жизнедеятельности клеток.

‘ После возвращения кос-
монавтов Джанибекова и Ма-
карова на Землю биоматериа-
лы подвергнутся тщательно-
му анализу.

Таким образом, впер-
вые* в условиях космического
полета была получена вре-
менная зависимость роста чис-
ла клеток, причем для двух
разных биологических объектов,
находившихся в одинаковых ус-
ловиях.

Космонавты Джанибеков
и Макаров выполнили также
программу медицинских экспе-
риментов.

Для определения дина-
мических характеристик слож-
ного космического комплекса,
в состав которого входит ор-
битальная научная станция вто-
рого поколения и два косми-
ческих корабля, и оценки ве-
личин действующих на его кон-
струкцию нагрузок, был про-
веден технический эксперимент
«Резонанс». Крсмонавты созда-
вали «дозированные» механи-
ческие воздействия на косми-
ческий комплекс, а датчики,
размещенные на орбитальной
станции и космических кораб-
лях, фиксировали и передава-
ли на Землю информацию о
том, как сказываются возни-
кающие нагрузки на конструк-
ции орбитального комплекса.
Результаты этого эксперимен-
та имеют важное значение для
проектирования перспективных
орбитальных космических си-
стем.

В ходе подготовки к воз-
вращению на Землю Джанибе-
ков и Макаров демонтирова-
ли свои ложементы кресел в
корабле «Союз-27», перенесли
их в корабль «Союз-26» и уста-
новили в спускаемом аппарате.

16 января, после выпол-
нения программы исследова-
ний и экспериментов на бор-
ту орбитального научно-иссле-

довательского комплекса «Са-
лют-6» — «Союз-26» — «Со-
юз-27», космонавты Джанибе-
ков и Макаров возвратились на
Землю в спускаемом аппара-
те корабля «Союз-26», который
совершил мягкую посадку в
заданном районе территории
Советского Союза, в 310 км
западнее Целинограда. На
Землю были доставлены мате-
риалы с результатами иссле-
дований и экспериментов, вы-
полненных в течение трех ме-
сяцев полета орбитальной стан-
ции «Салют-6».

Романенко и Гречко про-
должали работу на борту стан-
ции «Салют-6». Два рабочих
дня космонавты посвятили
съемкам поверхности Земли с
помощью многозонального кос-
мического	фотоаппарата

МКФ-6М, разработанного сов-
местно специалистами ГДР и
СССР. Конструирование и изго-
товление фотоаппарата осу-
ществлялось на народном пред-
приятии «Карл Цейс Йена» в
ГДР при участии советских спе-
циалистов.

Отработка методов мно-
гозонального фотографирова-
ния и испытания аппарата по-
добного типа проводились в
сентябре 1976 г. во время по-
лета космического корабля
«Союз-22»3. Результаты испы-
таний показали эффективность
выбранных технических решений
и перспективность фотокамер
этого типа для регулярных
съемок Земли из космоса в
интересах науки и народного
хозяйства.

После эксперименталь-
ной отработки на борту «Сою-
за-22» фотокамеру МКФ-6,
позволяющую вести съемку
через шесть объективов в шес-
ти спектральных диапазонах,
модифицировали: приспособи-
ли для работы на орбитальной
станции, повысили надежность,
ввели резервный блок электро-
ники и две дополнительные
кассеты с пленкой. Каждый
кадр, сделанный с борта стан-
ции «Салют-6», охватывает
земную поверхность площадью
165X220 км; запас пленки в
каждой кассете позволяет сфо-

’«Природа», 1977, № 3
с. 10.

тографировать свыше 10 млн
км2. 90% съемок с борта «Са-
люта-6» осуществляются в ин-
тересах различных отраслей на-
родного хозяйства.

В результате двух серий
съемок космонавты сфотогра-
фировали обширные районы
территории Советского Союза,
в частности отдельные районы
республик Средней Азии, Ка-
захстана, Горного Алтая, Кры-
ма, Поволжья, Южного Урала,
Украины и Центральной черно-
земной зоны. Проводились так-
же съемки территории ГДР.

20 января 1978 г. в 1 1 ч
25 мин в Советском Союзе
был запущен автоматический
грузовой транспортный ко-
рабль «Прогресс-1». Ракета-но-
ситель вывела корабль на гео-
центрическую орбиту, началь-
ные параметры которой соста-
вили: высота в перигее 194 км,
в апогее — 262 км, наклонение
51,6J, период обращения
88,8 мин,

«Прогресс-1» был запу-
щен для проведения испыта-
ний и комплексной отработки
конструкции бортовых систем
и оборудования нового авто-
матического грузового тран-
спортного корабля, осуществ-
ления стыковки с пилотируе-
мым орбитальным комплексом
«Салют-6» — «Союз-27» и до-
ставки на его борт топлива
для двигательных установок и
пл-* таимых гоузов: оборудова-
ния, аппаратуры и материалов
для обеспечения жизнедея-
тельности экипажа, проведе-
ния научных исследований и
экспериментов.

В течение последующих
двух суток «Прогресс-1» при-
водил маневрирование с целью
перехода на монтажную орби-
ту и обеспечения встречи и
стыковки с орбитальным комп-
лексом. 22 января в 13 ч
12 мин была успешно осуще-
ствлена стыковка грузового
транспортного корабля «Про-
гресс-1 » с пилотируемым на-
учным комплексом «Салют-6» —
«Союз-27». Взаимный поиск,
сближение, причаливание и сты-
ковка космических аппаратов,
которая была проведена к пер-
вому стыковочному узлу, рас-
положенному на агрегатном
отсеке станции «Салют-6»
(к которому ранее был при-
стыкован «Союз-26»), осуществ-
лялись автоматически с помо-
щью бортовых радиотехниче-
ских средств и счетно-решаю-
щих устройств.

Впервые с .помощью ав-
томатического грузового ко-
рабля выполнена транспортная
операция по доставке на пи-
лотируемую орбитальную стан-
цию топлива для дозаправки
двигательных установок, расхо-
дуемых материалов для обес-
печения жизнедеятельности
экипажа, а также оборудова-
ния и аппаратуры для прове-
дения научных исследований и
экспериментов.

«Прогресс-1» создан на
базе пилотируемого космиче-
ского корабля «Союз». При
общей массе 7020 кг «Про-
гресс-1» способен доставить
на околоземную орбиту 2300 кг
груза, в том числе 1000 кг
топлива и газов. Он состоит
из трех основных отсеков:
грузового со стыковочным аг-
регатом, отсека компонентов
дозаправки и приборно-агре-
гатного. Все грузы размещены
в первых двух отсеках.

Внутри грузового гермети-
ческого отсека на специаль-
ном каркасе устанавливаются
так называемые сухогрузы.
Для удобства все малогаба-
ритные материалы уложены в
контейнеры, а крупногабарит-
ное оборудование помещается
непосредственно на каркасе.
Крепятся они, как правило, с
помощью быстрооткрываемых
замков и специальных бол-
тов.

В состав стыковочного
агрегата «Прогресса» введе-
ны дополнительные (по срав-
нению с аналогичным узлом
«Союза») автоматические гид-
роразъемы; они обеспечивают
герметичное соединение гид-
ромагистралей системы дозап-
равки грузового корабля с
гидромагистралями двига-
тельной установки станции
при дозаправке ее топливом.

Во втором отсеке уста-
новлена основная часть агре-
гатов системы дозаправки
топливом, шары-баллоны со
сжатым воздухом и азотом,
пневмогидроагрегаты, датчи-
ки, сигнализаторы и другие
элементы.

При создании «Прогрес-
са» в максимальной степени
использовались приборы, аг-

регаты и элементы конструк-
ции «Союза». Для увеличения
возможностей по доставке
грузов на орбиту и сниже-
ния стоимости транспортных
операций возвращение кораб-
ля «Прогресс» на Землю не
предусмотрено: после завер-
шения погрузочно-разгрузоч-
ных работ в составе орбиталь-
ного комплекса «Прогресс-1»
отделяется от станции, вхо-
дит в плотные слои атмосферы
и прекращает существование.

После стыковки «Про-
гресса-1» с орбитальным ком-
плексом экипажу был предо-
ставлен день отдыха, затем
космонавты начали погрузоч-
но-разгрузочные операции.
Экипаж снял и перенес в по-
мещение станции «Салют-6»
несколько сотен предметов
общей массой 1,3 т. В грузо-
вой отсек «Прогресса-1» были
переправлены использован-
ные агрегаты, приборы, раз-
личные отходы, которые были
размещены в определенном
порядке для сохранения неиз-
менным положения центра
масс корабля. Эти операции
космонавты выполняли парал-
лельно с. дозаправкой станции
топливом и газами. Несмотря
на то что многочисленные и
трудоемкие разгрузочно-по-
грузочные операции выполня-
лись в космосе впервые, они
были завершены в назначен-
ные сроки, в течение 15 сут,
когда транспортный грузовой
корабль совершал полет в со-
ставе орбитального комплекса.

Кроме доставки расхо-
дуемых материалов и обору-
дования на станцию «Салют-6»,
грузовой транспортный корабль
«Прогресс-1» был использован
для коррекции орбиты косми-
ческого комплекса. С этой
целью был выполнен двухим-
пульсный корректирующий ма-
невр: дважды осуществлялась
необходимая ориентация кос-
мического комплекса, после
чего включалась двигательная
установка	«Прогресса-1».

Таким образом, первый гру-
зовой транспортный корабль
выступил также в роли первого
космического буксира.

В ходе полета орбиталь-
ного комплекса «Салют-6» —
«Союз-27»	— «Прогресс-1»

экипаж провел очередной
цикл технических испытаний

по программе эксперимента
«Резонанс». За время полета
космонавты провели уже пять
циклов таких испытаний при
различных построениях орби-
тального комплекса, включаю-
щего станцию «Салют-6»,
пилотируемые космические
корабли «Ссюз-26», «Союз-27»
и грузовой транспортный ко-
рабль «Прогресс-1».

6 февраля 1978 г. в 8 ч
53 мин после завершения про-
граммы совместного полета
автоматический	грузовой

транспортный корабль «Про-
гресс-1» был отстыкован от
орбитального комплекса и пе-
рев-еден в режим автономного
полета, в ходе которого про-
должались испытания и отра-
ботка его бортовых систем и
оборудования. Далее по ко-
мандам с Земли «Прогресс-1»
был сориентирован в простран-
стве, в расчетное время была
включена примерно на 2 мин
его двигательная установка;
в результате торможения ко-
рабль перешел на траекторию
снижения, вошел в плотные
слои атмосферы уад задан-
ным районом акватории Тихо-
го океана и 8 февраля прек-
ратил существование.

Создание пилотируемого
орбитального научно-иссле-
довательского комплекса, ус-
пешное выполнение сложного
технического эксперимента
по дозаправке топливом дви-
гательных установок орбиталь-
ной станции и доставке обо-
рудования и материалов для
обеспечения жизнедеятельно-
сти экипажа (что позволяет
значительно увеличить про-
должительность активного фун-
кционирования и эффектив-
ность использования пилотиру-
емых орбитальных комплек-
сов) -— крупное достижение
отечественной науки и техни-
ки, открывающее новые ши-
рокие перспективы дальней-
шего освоения космического
пространства в интересах нау-
ки и народного хозяйства.
Сделаны очередные важные
шаги на магистральном пути
советской космонавтики.

После	отстыковки

«Прогресса-1» экипаж орби-
тального комплекса «Са-
лют-6» — «Союз-27» продол-
жил работу по намеченной
программе. 1 1 февраля кос-
монавты Ю. В. Романенко и
Г. М. Гречко превысили до-
стижение П. И. Климука и
В. И. Севастьянова, совер-
шивших в 1975 г. 63-суточ-
ный полет на станции «Са-
лют-4».

С. Л. Никитин

ЛЛос ива

Космические исследования

Спутники для изуче-
ния солнечно-земных
связей

22 октября 1977 г. в 1 3 ч
53 мин по гринвичскому вре-
мени с космодрома на м. Ка-
наверал (США) с помощью од-
ной ракеты-носителя «Торад-
Дельта» были запущены два
спутника: «ISEE-1 » и «ISEE-2»1,
предназначенные для изуче-
ния солнечно-земных связей
на границах земной магнито-
сферы. Спутник « ISEE-1» был
выведен на орбиту с высотой
в перигее 281 км, в апогее —
138 120 км, наклонением 28,7°
и периодом обращения 57 ч
26,4 мин. Параметры орбиты
спутника «ISEE-2»: высота
в перигее 280 км, в апогее —
138 317 км, наклонение 28,7°
и период обращения 57 ч
33,1 мин.

Основная научная цель
запуска обоих спутников — ис-
следование солнечно-земных
связей на наиболее удален-
ных от Земли границах магни-
тосферы, детальное изучение
структуры солнечного ветра в
околоземном пространстве и
исследование ударной волны,
образующейся при взаимодей-
ствии солнечного ветра с маг-
нитным полем Земли, продол-
жение исследований космиче-
ских лучей и воздействия сол-
нечных вспышек на межпланет-
ное пространство на расстоя-
ниях около 1 а. е. от Солнца.
Наличие на сильно вытянутых

1 « ISEE» — «Internatio-
na I Sun-Earth Explorer»
(«Международный спут-
ник «Эксплорер» для изу-
чения солнечно-земных
связей»).

Спутник «ISEE-1».

Спутник «ISEE-2».

эллиптических орбитах двух
спутников с небольшим фазо-
вым расстоянием и проведение
одновременных координиро-
ванных измерений позволит
при исследованиях солнечного
ветра, ударной волны и процес-
сов внутри магнитосферы от-
делить пространственные нере-
гулярности от временных эф-

фектов.

«ISEE-1» (основной
спутник) создан НАСА (США).
Его масса 340,2 кг, корпус вы-
полнен в виде 16-гранного ци-
линдра диаметром 1,73 м и
высотой 1,61 м. В полете
«ISEE-1» стабилизируется вра-
щением с угловой скоростью
19,75 об мин. На его борту ус-
тановлен комплект научной
Траектория полета спутников
«ISEE», предназначенных для
изучения солнечно-земных
связей.

аппаратуры, включающий 13
приборов:

полупроводниковый де-
тектор и анализатор для реги-
страции электронов и протонов
высоких энергий;

зонд для регистрации в
плазме протонов и электронов
с энергиями 50 эВ — 40 кэВ и
5 эВ — 20 кэВ соответственно.
Цель эксперимента — изучение
распределения скорости плаз-
мы и ее пространственных и
временных вариаций в солнеч-
ном ветре, ударном фронте,
магнитооболочке, магнитопау-
зе и магнитошлейфе;

дифференциальный ана-
лизатор электронов и протонов
низких энергий для изучения
пространственных и временных
вариаций характеристик горя-
чей плазмы солнечного ветра,
а также электронов и ионов в
магнитооболочке;

зонды для регистрации
переменных магнитных (10 Гц
и 10 кГц) и электрических
(10 Гц — 200 кГц) полей. С их
помощью изучаются волновые
явления внутри магнитосферы,
а также в солнечном ветре;

прибор для активного
плазменного эксперимента, в
котором определяются локаль-

ная плотность электронов в
плазме и полная концентрация
электронов;

трехосевой магнитометр
для измерений статических и
переменных по времени маг-
нитных полей;

аппаратура (протонный
«телескоп» и электронный
спектрометр) для изучения яв-
лений на границах магнито-
сферы, а также идентификации
и изучения плазменных неста-
бильностей, позволяющих опре-
делить источники и механизмы
ускорения и ухода заряженных
частиц;

широкополосное радио-
приемное устройство для изу-
чения взаимодействия волн де-
сятикилометрового диапазона
с частицами высоких энергий
в магнитосфере;

электрический зонд для
изучения квазистатических
электрических полей и низко-
частотных плазменных волн в
плазмосфере, магнитосфере,
магнитошлейфе и солнечном
ветре;

аппаратура (пропорцио-
нальные счетчики, «телескоп»
для регистрации частиц низких
энергий и детектор гамма-
всплесков) для изучения ядер-
ного и ионного состава заря-
женных частиц, изотопного со-
става тяжелых частиц в меж-
планетном пространстве и маг-
нитосфере и регистрации
всплесков гамма-лучей;

электрический зонд для
изучения квазистатического

(до 12 Гц) электрического по-
ля в плазмосфере, магнитосфе-
ре, магнитошлейфе и солнеч-
ном ветре;

электронный спектро-
метр (6 эВ—10 кэВ) для опре-
деления передаточных коэф-
фициентов турбулентности в
бесстолкновительной плазме,
регистрации солнечных элект-
ронов низких энергий и элект-
ронов в головной ударной
волне;

ионный масс-спектро-
метр для определения ионного
состава, распределения ионов
и их энергетического спектра
в плазме, содержащейся в маг-
нитосфере, магнитошлейфе и
солнечном ветре.

«ISEE-2» («дочерний»
спутник) создан Европейским
космическим агентством (ESA).
Его масса 165,78 кг, корпус вы-
полнен в виде цилиндра диа-
метром 1,27 м и высотой 1,14 м.
В полете «ISEE-2» стабилизи-
руется вращением с угловой
скоростью 19,8 об'мин.

На борту «ISEE-2» уста-
новлен комплект научной ап-
паратуры, включающий восемь
приборов. Из этого числа семь
приборов аналогичны первым
семи приборам на спутнике
«ISEE-1». Восьмой прибор —
электростатический анализатор
для изучения взаимодействия
солнечного ветра с магнитным
полем Земли.

Расчетный период актив-
ного существования обоих спут-
ников *1 SEE» — три года. Рас-
стояние между ними будет из-
меняться в зависимости от за-
дач проводимых эксперимен-
тов. Из-за большей инерцион-
ности и сложности системы ан-
тенн и стержней с приборами
на «ISEE-1» системой маневри-
рования с микродвигателями
оборудован только спутник
«ISEE-2». После того как спут-
ники медленно разойдутся до
5000 км, к «ISEE-2» будут при-
ложены импульсы на сближе-
ние; такой маневр будет повто-
ряться.

Программа «ISEE» пре-
дусматривает запуски трех
космических аппаратов для
проведения координированных
измерений. В 1978 г., пример-
но через 9 мес после запуска
двух первых спутников на ге-
лиоцентрическую орбиту будет
запущен «ISEE-С», предназна-
ченный для изучения солнечно-
го ветра, обтекающего магни-
тосферу Земли и проникающе-
го в нее.

Исследования, которые
до настоящего времени прово-
дились в магнитосфере Земли,
имели главным образом реког-
носцировочный характер, что
позволило, благодаря откры-
тию радиационных поясов,
магнитопаузы, головной удар-
ной волны, магнитошлейфа
и т. п., построить достоверную
картину околоземного косми-
ческого пространства и выявить
некоторые динамические про-
цессы, такие как колебания в
магнитопаузе и ускорение за-
хваченных частиц. Сейчас осу-
ществляется переход к иссле-
дованиям, призванным дать
более сложную картину дина-
мических процессов в этой
области пространства с количе-
ственными зависимостями, оп-
ределяющими более точные
связи между различными яв-
лениями и процессами.

При планировании кос-
мической операции «I SEE» учи-
тывалась еще одна проблема,
возникающая почти при всех
научных измерениях, сделан-
ных с одной космической плат-
формы: необходимо опреде-
лить, связано наблюдаемое яв-
ление с пространственными или
временными особенностями.
Отдельные случаи, когда могли
быть скоррелированы одновре-
менные измерения, сделанные
на двух или нескольких спутни-

ках, продемонстрировали важ-
ность и эффективность много-
спутниковых регистраций.

Наиболее интересными
для исследований спутниками
«ISEE» являются головная
ударная волна и магнитообо-
лочка, где могут быть изучены
взаимодействия частиц и волн.
Хотя геометрия головной удар-
ной волны и магнитосферы на
дневной стороне хорошо опи-
сывается газодинамическими
зависимостями, информация об
их внутренней структуре и про-
исходящих в них физических
процессах очень скудна. Спут-
ники « I SEE-2», разделяя вре-
менные и пространственные эф-
фекты, позволят собрать дан-
ные для возможно более пол-
ного изучения головной удар-
ной волны и магнитооболочки.
Другая важная задача этих
спутников — исследование ме-
ханизма суббурь, т. е. измене-
ний в магнитосфере, иниции-
руемых изменениями в сол-
нечном ветре.

По материалам: «Air etCosmos»,
1977, № 690, р. 43—45 (Фран-
ция); « Spacewa гп В u I let in»,
1977, № SPX-288, р. 1, 8—12
(КОСПАР); «ESA Newsletter»,
1977, № 9, р. 2—4 (Франция).

Астрофизи ка

Уф-излучение кваза-
ра ЗС 273

15 апреля 1977 г. с по-
лигона Уайт-Сандс (штат Нью-
Мексико, США) была запуще-
на научно-исследовательская
ракета, снабженная новым
оборудованием, предназначен-
ным для наблюдения излуче-
ний космических источников
в ультрафиолетовой части
спектра.

Выполнявшие программу
наблюдений	астрофизики

А. Дэвидсон, У. Дж. Фасти и
Дж. Хартиг (Университет им.
Дж. Гопкинса, Балтимор, штат
Мериленд) сообщили, что им
впервые удалось наблюдать
УФ-излучение, поступающее
от близкого к нам квазара
ЗС 273 1.

' «Science News», 1977,
v. 112, № 2, р. 24.

Непосредственные наблю-
дения близкого квазара в ульт-
рафиолетовой части спектра
очень интересны. Дело в том,
что уже около десяти лет на-
блюдается УФ-излучение уда-
ленных квазаров, приходящее
к нам в видимой области из-
за большого красного смеще-
ния излучения далеких объек-
тов. В 1965 г., изучая спектр
единственно известного тогда
достаточно удаленного квазара
ЗС 9, Ганн и Петерсон при-
шли к выводу, что в прост-
ранстве между нами и этим
квазаром плотность нейтраль-
ного водорода была очень
мала и соответствовала значе-
нию ~ 10~34 г/см3. Это при-
мерно в 1 04 — 1 05 раз мень-
ше средней плотности Все-
ленной. В дальнейшем были
открыты другие квазары с
большими красными смеще-
ниями; излучение их спект-
ров подтвердило сделанные
оценки.

Наблюдения близкого
квазара ЗС 273, проведенные
американскими астрофизика-
ми, показывают, что в настоя-
щее время влияние межгалак-
тической среды на распростра-
нение УФ-излучения также не-
велико и плотность нейтраль-
ного водорода в межгалак-
тической среде не более
1 О"3 5 гем3.

Изучение свойств межга-
лактической среды — очень
интересная и важная пробле-
ма. Приведенные оценки плот-
ности нейтрального водорода
убедительно показывают, что
эта среда не может дать су-
щественного вклада в среднюю
плотность Вселенной.

По современным оцен-
кам, средняя плотность Все-
ленной порядка (1 — 0,1) рКрИт.’
гДеРкри7 10-29 г/см3 _
значение плотности, отделяю-
щее замкнутую модель Все-
ленной (при Р > ри₽нт) от от-
крытой модели (при р<ркри,1.
Однако точность оценок не-
достаточна, чтобы уверенно
выбрать открытую модель.
Дэвидсон, Фасти и Хартиг,
сравнивая яркость в ультра-
фиолете квазара ЗС 273 и пя-
ти далеких квазаров, обладаю-
щих сходными параметрами^,
пришли к выводу, что средняя
плотность Вселенной может
быть в 2 раза больше крити-
ческой. Однако точность их
оценки также невелика.

А. Г. Дорошкевич

Кандидат физико-математиче-
ских наук
Мо сква

Астрономи я

Малая планета за ор-
битой Сатурна

Американский астроном
Ч. Коуэлл (Паломарская об-
серватория) сообщил об от-
крытии им на снимках, полу-
ченных 18—19 октября 1977 г.
на 122-сантиметровом телеско-
пе системы Шмидта, медленно
движущегося звездообразного
объекта 18-й звездной величи-
ны. Этот же объект был обна-
ружен Т. Герельсом (Обсерва-
тория Китт-Пик, Аризона) на
более раннем снимке.

Скорость перемещения
объекта на небе лишь немно-
гим больше скорости переме-
щения планеты Уран, но не-
обычно мала для астероида,
находящегося в противостоя-
нии.

Измерения положения
объекта на этих и новых фото-
графиях, полученных на Па-
ломарской обсерватории, по-
зволили Б. Марсдену (Смит-
соновский астрофизический
центр) вычислить элементы
его орбиты. Поскольку уда-
лось проследить лишь малый
путь объекта на небе, полу-
ченные параметры недостаточ-
но точны, тем не менее ясно,
что он находится на расстоя-
нии 14—17 а. е. от Земли,
т. е. между орбитами Сатурна
и Урана. Период обращения
его вокруг Солнца по почти
круговой орбите равен 66,1
года.

По мнению специалистов,
этот объект представляет со-
бой либо небольшую планету,
равную по размерам крупней-
шим астероидам, либо ядро
кометы, имеющее звездооб-
разный вид из-за большой
удаленности.

«Circulair of the International
Astronomical Union», 1977,
№ 3129, 3130 (США)

Астрономи я

Планета у звезды-кар-
лика Цинциннати 2354

Если вокруг видимой
звезды вращается темное не-
видимое небесное тело (погас-
шая звезда или планета), оно
вызывает регулярные отклоне-
ния от прямолинейного движе-
ния у этой видимой звезды.
В случаях, когда такие откло-
нения значительны, а звезда не
слишком удалена от нас, тело
может быть обнаружено путем
фотометрических измерений
пластинок, отснятых на протя-
жении ряда лет. Таким спосо-
бом было открыто немало тем-
ных погасших звезд.

Однако меньшие небес-
ные тела, размером с плане-
ту, вызывают сравнительно сла-
бые отклонения, и для их об-
наружения необходимо, чтобы
звезда находилась возможно
ближе к нашей Солнечной
системе, на расстоянии не бо-
лее двух-трех десятков свето-
вых лет (напомним, что 1 све-
товой год равен 9460 млрд
км). Тем не менее астроному
П. Ван де Кампу (Обсервато-
рия Спрул, США) удалось за
последние годы доказать су-
ществование двух планетопо-
добных тел, обращающихся во-
круг звезды Барнарда и звез-
ды 8 Эридана.

Сара Д. Липпинкот, ди-
ректор обсерватории Спрул,
выступая на конференции Аме-
риканского астрономического
общества в Атланте, сообщи-
ла об открытии планеты еще у
одной звезды — Цинциннати
2354. Это красный карлик
11-й звездной величины с мас-
сой около трети массы Солн-
ца. Расстояние, отделяющее
нас от этой звезды, составля-
ет всего 16 световых лет.

Доказать существование
планеты около Цинциннати
2354 удалось путем анализа
измерений фотоснимков, полу-
ченных за 287 ночей наблю-
дений в период с 1938 по
1966 г. Для измерений была
использована новая аппарату-
ра, значительно повышающая их
точность. Результаты анализа
позволяют предположить, что
новооткрытая планета обраща-

ется вокруг своей звезды с
периодом 26,4 земного года,
а ее масса в 6—8 раз пре-
вышает массу планеты Юпи-
тер.

«Science N ew s », 1977, v. 111,
№ 26, p 404 (США).

Планетологи я

Водяной пар в марси-
анской атмосфере

По содержанию водя-
ного пара можно судить о
различных процессах, про-
исходящих на поверхности и в
атмосфере планеты, считает
А. Э. Наджип (СССР). К таким
процессам в первую очередь
относятся конденсация и суб-
лимация воды, вызванные тем-
пературным, сезонным, а также
суточным циклами планеты.
Не исключено, что на коли-
чество водяного пара влияет
и присутствие грунтового льда.
Фотографии, полученные с по-
мощью космических аппара-
тов «Викинг-1 и -2», показы-
вают, что движения ледников
играли существенную роль в
формировании марсианской
поверхности. Возможно, этот
процесс продолжается и в со-
временную эпоху.

Поиски жизни на Марсе,
по-видимому, были бы более
успешными, если бы велись
в областях, где больше грун-
тового льда. В дальнейшем
информация о локальных осо-
бенностях распределения во-
ды на Марсе (включая атмо-
сферный водяной пар) может
иметь значение для выбора
соответствующих районов ис-
следований.

Измерения количества
водяного пара, проведенные с
помощью космических аппа-
ратов «Марс-3», «Маринер-9»,
«Марс-5» и «Викинг-1 и -2»,
позволили сделать следующие
выводы: наиболее частая при-
чина изменения содержания
водяного пара — сезонное и
суточное изменение темпера-
турных условий на поверхно-
сти и в нижних слоях атмосфе-
ры планеты. Максимальную
амплитуду имеют сезонные
изменения в полярных обла-
стях, причем на эти изменения
влияет рельеф: чем выше рай-
о^, тем меньше водяного пара.
Правда, иногда наблюдаются
изменения, не связанные ни
с температурой, ни с релье-
фом. Вероятно, в этом случае
в период измерений действо-
вал какой-то локальный источ-
ник атмосферного водяного
пара. Им мог быть вулкан или
марсианский ледник.

«Космические исследования»,
1977, т. XV, № 6, с. 947—951.

Планетология

Толщина коры Марса

Марсотрясение, заре-
гистрированное 24 ноября
1976 г. сейсмометром поса-
дочного блока «Викинга-2»,
дало одну и пока единственную
опорную точку для построения
карты мощности коры Марса.
Неисправность сейсмометра
«Викинга-1» не позволяет про-
вести точное определение эпи-
центра марсотрясения (из

Карта мощности марсианской ко-
ры. Сплошные изолинии прове-
дены через 10 км, прерывистые —
через 5 км. Кружком с индек-
сом В-2 обозначено местополо-
жение сейсмометра «Викин-
га-2».

двух пунктов наблюдений).
Сейсмические данные посту-
пают только от «Викинга-2»,
поэтому о толщине коры мож-
но судить лишь в месте посад-
ки этого аппарата. Как сооб-
щает Д. Андерс (Калифорний-
ский технологический ин-
ститут, США), возглавляющий
группу сейсмического экспе-
римента по программе «Ви-
кинг», толщина коры в районе
равнины Утопия составляет
1 6 км.

Основываясь на данных
о гравитационном поле и
рельефе Марса, полученных
«Маринером-9» в 1971 —
1972 гг., Б. Биллс и А. Фер-
рари (Лаборатория реактив-
ного движения, США) соста-
вили карту мощности марси-
анской коры. Они исходили из
предположения, что плотность
марсианской мантии на 0,6 г/см3
больше, чем плотность коры.
Полученная карта коры в общих
чертах повторяет рельеф Мар-
са: более толстая кора соответ-
ствует возвышенностям, ме-
нее толстая — низменностям.
В среднем толщина марсиан-
ской коры составляет 40 км,
увеличиваясь до 77 км в рай-
оне Фарсида (Tharsis), 110°
з. д., 10° ю. ш., и уменьшаясь
до 8 км во впадине Эллада
(Hellas), 290° з. д., 40° ю. ш.
Вторым районом с минималь-
ной толщиной коры является
Великая Северная равнина
(Vastitas Borealis) — низмен-
ный район в северном полу-
шарии планеты, где толщина

коры не превышает 20 км, а в
районе 38° з. д., 63° с. ш.
уменьшается до 10 км.

Средняя толщина зем-
ной коры — около 33 км, что
составляет около 0,5% радиу-
са Земли. Радиус Марса при-
мерно в два раза меньше зем-
ного, средняя толщина мар-
сианской коры — около 1,2%
марсианского радиуса. У Луны,
радиус которой равен пример-
но половине марсианского,
толщина коры равна 4% радиу-
са. На основании этих данных
Андерс считает, что Марс —
более дифференцированная
планета, чем Земля. Возмож-
но, в формировании Марса
участвовала ббльшая доля
легких материалов, или же
Марс, находящийся дальше от
Солнца, чем Земля, имел боль-
ше воды, которая понижала
температуру плавления ма-
териалов коры.

«Science News», 1977, v. 112,
№ 9, р. 140—141 (США).

Пла нетология

Марсианские ледники

Орбитальным отсеком
космического аппарата «Ви-
кинг-1» были впервые сфото-
графированы образования, на-
поминающие долинные лед-
ники. Они расположены в се-
верном полушарии Марса, в
Участок Столовых гор Нилосирт
на Марсе (34 с. ш., 290 з. д.]
со следами массового течения
грунта по днищам долин, вы-
званного замерзанием и оттаива-
нием поверхностного слоя. Сни-
мок получен космическим аппа-
ратом «Викинг-1».

зоне перехода от возвышен-
ностей, сильно изрытых крате-
рами, к равнинным низмен-
ностям. Этот район носит на-
звание «Столовые горы Нило-
сирт» (Nilosyrtis Mensae). Ос-
танцы древней кратерирован-
ной поверхности разделены

здесь долинами шириной око-
ло 5 км. На днищах долин вид-
на полосчатость, свидетель-
ствующая, пр мнению М. Карра
и Дж. Шабера (Геологическая
съемка США), о крупных лед-
никовых потоках на Марсе.
Они напоминают земные об-
разования, в которых поверх-
ностный слой в результате
попеременного замерзания и
оттаивания испытывает мед-
ленное сползание вниз по
склону.

Аналогичные районы
столовых гор, разделенных
долинами, расположены почти
по всей границе между возвы-

шенностями и низменностями
в северном полушарии Марса.
Это дает основания считать,
что «долинные ледники» до-
вольно широко распростра-
нены на планете.

«Journal оf Geophysiса I
Research», 1977, v. 82, № 28,
p. 4039—4054 (США).

Планетология

Из чего состоит по-

верхность Ио!

П. Фанале и Д. Б. Нэш
(Лаборатория реактивного
движения, Пасадена, Кали-
форния, США) высказали в
1975 г. предположение, что
поверхность крупнейшего
спутника Юпитера — Ио об-
разована смесью, состоящей
на 15% из элементарной серы
и на 85% из минерала бледита
(астраханита), химическая фор-
мула которого Na2Mg(SO4)Q-
•4Н2О.

Свое предположение они
основывали на высоком содер-
жании натрия в полученных
ими спектрограммах излуче-
ния Ио. Бледит — один из че-
тырех «солесодержащих» ве-
ществ, которые встречаются в
составе метеоритов, причем
единственный из них, содер-
жащий большое количество
натрия.

Серия лабораторных
исследований и астрофизи-
ческих наблюдений, проведен-
ных Фанале и Нэшем, показа-
ла, что поверхность Ио, дейст-
вительно, представляет собой
богатейшее «месторождение»
серы.

В лаборатории они про-
анализировали, как спектраль-
ные свойства различных ве-
ществ связаны с их химическим
составом, температурой, раз-
мерами частиц, плотностью,
воздействием протонной ра-
диации и т. д. Полученные
данные сопоставлялись со
спектрами полного диска Ио
в диапазоне 0,3—2,5 мкм. На-
илучшим образом со спектром
Ио совпал спектр вещества,
состоящего на 55% из свобод-
ной серы, на 30% — из обез-
воженного бледита, на 15% из
сульфата железа и следов ге-
матита (Fe2O3).

Исследователи считают,
что содержание свободной
серы в поверхностных слоях
Ио превышает 60%, т. е. в
4 раза выше, чем они предпо-
лагали ранее.

«Science News», 1977, v 111,
№ 22 р 348 (США)

Селенология

Неотектоника Луны

Современная активность
лунных недр проявляется в
событиях трех классов: в при-
ливах и тектонических луно-
трясениях, кратковременных
явлениях (изменения цвета и
отражающих свойств) на по-
верхности и выделении газов
радона и аргона. В последнее
время представления о сей-
смичности Луны1 существенно
уточнились благодаря обработ-
ке более длинных серий данных
(с 20 ноября 1969 г. по 21 мая
1974 г.) и предварительному
анализу данных вплоть до мая
1975 г.2

Выяснилось, что самые
интенсивные приливные толчки
происходят во время так на-
зываемой характеристической
фазы лунного приливного цик-
ла, когда эксцентриситет лун-
ной орбиты наибольший и по-
качивания Луны (широтная и
долготная либрация) имеют
максимальный размах. Этому
периоду соответствуют экстре-
мальные значения приливного
потенциала и наибольшие де-
формации на глубинах, где
расположены очаги приливных
лунотрясений (800—1000 км).

Удалось локализовать
60 эпицентров. Подтверждает-
ся локализация их зон в ба-
зальтовых морях видимой сто-
роны Луны. К двум узким про-
тяженным и глубоким поясам
сейсмичности (западному и

«Природа», 1977.
с 13.

2 «Phys. Earth.
Ini.», 1977, v. 14,
р 224—273.

№ 2,

Р la n.

№ 3,

ю

Схема лунной сейсмичности.
Кружки — очаги и зоны эпицент-
ров приливных лунотрясений,
квадраты — тектонических луно-
трясений. Одинаково закрашены
очаги, в которых толчки происхо-
дят в близкие по времени фазы
лунного приливного цикла (от-
мечается пространственно-вре-
менная связь приливных и тек-
тонических лунотрясений]. По-
чти у каждой зоны приливных
эпицентров имеются тектониче-
ские очаги, «срабатывающие» в
то же время. Эпицентры мелко-
фокусных тектонических луно-
трясений группируются вблизи
поясов приливных событий, в
частности на концах их глобаль-
ных поясов, показанных цветным
пунктиром и обозначенных циф-
рами I — IV. Черный пунктир —
глобальные разломы, к которым
приурочены лунотрясения и крат-
ковременные поверхностные яв-
ления. Штриховкой показан
асейсмичный район.

восточному) добавились два
новых: северо-западный пояс,
размещающийся в Океане Бурь,
и намечающийся северо-вос-
точный пояс, параллельный
Морю Холода.

Количество зарегистри-
рованных тектонических луно-
трясений возросло с 1969 г.
до 25; они составляют основ-
ной вклад в энергетический

баланс лунной сейсмичности
(1015 —1018 эрг год). В отли-
чие от заключений И. Накаму-
ры3 (Япония), американскому
исследователю Д. Лемлейну
удалось выявить их пространст-
венно-временную связь с при-
ливными лунотрясениями. По-
видимому, сотрясениями обо-
его сорта «управляют» прилив-
ные напряжения.

Согласно расчетам
Д. Лемлейна и М. Токсоца4,
энергия приливных деформа-
ций черпается из области соч-
ленения мощной жесткой хо-
лодной литосферы Луны и
пластичной разогретой цент-
ральной астеносферы. Плот-
ность этой энергии на глубинах
приливных очагов (0,1 эрг см3)
достаточна для возникновения
наблюдаемых толчков (энергия
максимального толчка не
превышает 109 эрг). Однако
величины возникающих напря-
жений небольшие — 5-105
дин см2. По-видимому, сме-
щение блоков в очаге прилив-
ного лунотрясения происходит
вдоль ранее существовавших
трещин. Эти трещины почти

* Ibid, р. 2 17—223.

4	«Science», 1977, v. 196,
№ 4293, р. 979—981.
параллельны поясам сейсмич-
ности и погружаются в недра
под углом 30—40°. Толчки про-
исходят в момент, когда на-
правление сдвиговой компо-
ненты напряжения совпадает
с плоскостью сброса в гипо-
центре лунотрясения.

Мелкофокусные тек-
тонические толчки также про-
исходят в моменты минимума
или максимума приливных
напряжений, однако послед-
ние играют при этом лишь
роль запускающего механизма,
а энергия этих толчков черпа-
ется из каких-то более мощных
источников (возможно, за
счет конвекции, как считает
Д. Лемлейн, или в результате
опускания масконов, как пред-
полагает С. Ранкорн5). Распре-
деление в недрах Луны прилив-
ных напряжений объясняет
особенности лунной сейсмич-
ности — отсутствие мелкофо-
кусных толчков в круге ради-
усом 30° вокруг центра види-
мого диска Луны и на проме-
жуточных глубинах 300—
800 км, где наблюдается ло-
кальный минимум приливных
напряжений.

Новые данные обрисо-
вывают планетарную картину
сейсмической и неотектони-
ческой активности Луны. По-
ложение эпицентров лунотря-
сений обоих классов и время
толчков коррелирует с про-
странственно-временным рас-
пределением пунктов, где
наблюдаются кратковремен-
ные изменения окраски и
яркости участков лунной по-
верхности6. Имеет место апо-
гей-перигейный календарь
кратковременных явлений, а
также 206-дневные циклы в
концентрации истекающего
из недр 40Аг.

По-видимому, на Луне
существуют глобальная систе-
ма сверхглубоких разломов,
возникших еще при образова-
нии Луны или во время интен-
сивной метеоритной бомбар-
дировки, создавшей на ее по-
верхности Большие Бассейны.

5	«Р hys. Еа г th. Plan
Int.», 1977, v. 14, № 3,
р. 330—332.

6 «Т га ns.

V. А-285,

487

Roy. Soc » 1977

№ 1327, р. 485 —

По этим ослабленным зонам
поступают тепловые потоки из
центральной размягченной об-
ласти, где существует конвек-
тивный перенос разогретого
вещества. Низкий уровень
сейсмичности и существование
разломов на разных этажах
лунной структуры может оз-
начать, что Луна медленно
остывает и слегка сжимается,
а конвекция в центре затухает.
Это объясняет совокупность
наблюдаемых явлений: приу-
роченность поясов сейсмич-
ности и очагов кратковремен-
ных явлений к базальтовым
морям, малую толщину коры
в морях и большую — на об-
ратной стороне Луны и интен-
сивное палеомагнитное поле.

Годовая энергия всех
лунотрясений в 107 * раз мень-
ше аналогичной величины для
Земли. При этом на Земле в
сейсмических движениях реа-
лизуется одна тысячная часть
создаваемой в недрах тепло-
вой энергии, а на Луне — лишь
миллионная. Это различие
связано с существованием на
Луне мощной жесткой хо-
лодной литосферы, парализую-
щей ее тектоническую ак-
тивность.

И. Н. Галкин

Кандидат физико-математиче-
ских наук
Москва

Планетологи я

Тепловая история
Земли и светимость
Солнца

Согласно астрофизиче-
ским моделям эволюции Солн-
ца, его светимость 4,5—5*1 О9
лет назад была на 30—60%
ниже современной, т. е. Солн-
це было более тусклым и хо-
лодным, чем сейчас. Это об-
стоятельство должно было
обусловить низкую темпера-
туру на поверхности Земли
(200—230 К, т. е. 73—43° С
ниже нуля). Между тем палео-
геологические данные неопро-
вержимо свидетельствуют о
наличии жизни и гидросферы
на Земле около 3,5*109 лет
назад. По-видимому, первыми

это расхождение заметили
К. Саган и Г. Муллен (США)1.

Термоядерный синтез в
звездах, как утверждает совре-
менная теория звездной эво-
люции, начинается со слияния
ядер самого легкого элемен-
та — водорода, который по-
степенно «выгорает», превра-
щаясь в ядра гелия и более
тяжелых элементов. В процессё
синтеза более тяжелых ядер
звезда должна становиться все
горячее и ярче. Исходя из
этого М. Ньюман и Р. Руд
(США) подсчитали, что около
миллиарда лет назад количест-
во излучаемой Солнцем энер-
гии было всего на 5% ниже
современного уровня2. Но это-
го более чем достаточно, чтобы
Земля оказалась покрытой
сплошным слоем льда. Одна-
ко из палеонтологических
данных известно, что наша
планета 109 лет назад не была
«замороженной». Более того,
она могла быть в то время да-
же несколько теплее, чем сей-
час. Чем объяснить такое про-
тиворечие?

По-видимому, считают
Саган и Муллен, уже в составе
древней атмосферы Земли
были газовые примеси, спо-
собные создать так называе-
мый парниковый эффект, т. е.
поглощение солнечной энергии
без обратного рассеяния ее
в космическое пространство.
Такой газовой примесью Саган
и Муллен считали аммиак. Од-
нако, по мнению советских
специалистов Л. М. Мухина
и В. И. Мороза, присутствие в
земной атмосфере даже малых
количеств аммиака весьма
маловероятно3. Они приводят
ряд доказательств в пользу
того, что парниковый эффект
в атмосфере (и соответствен-
но — повышение температуры
выше 0° С) мог быть обуслов-
лен присутствием углекислого
газа.

Описанный парадокс ил-
люстрирует те трудности, с ко-

«Science», 1972, v 177,
р 52

«Science News», 1977,
v 1 1 1, № 10 p 154

J «Письма в Астрономиче-
ский журнал», 1977 т 3,
№ 2, с 78
торыми приходится сталкивать-
ся при изучении истории зем-
ного климата, а следовательно,
и при прогнозировании его
изменений в будущем. Кроме
того, не исключено, что сама
теория структуры и эволюции
Солнца нуждается в пересмот-
ре, как об этом свидетельству-
ют отрицательные результаты
поисков нейтрино, которые
должны рождаться в термо-
ядерных реакциях внутри
Солнца4.

Л. И. Мирошниченко

Кандидат физико-математиче-
ских наук
Мо с ква

Физика атмосферы

Солнечная актив-
ность и атмосферное
электричество

Влияние солнечной ак-
тивности на ионосферу широ-
ко известно. Недавно Р. Хол-
цуорт и Ф. Мозер (Универси-
тет штата Калифорния, США)
привели доказательства влия-
ния пятнообразующих процес-
сов на более низкие слои зем-
ной атмосферы — на тропо-
сферу, непосредственно свя-

занную с погодными явления-
ми* 1. Проанализированный ав-
торами материал по наземным,
спутниковым и аэростатным
наблюдениям подтвердил воз-
растание интенсивности элек-
трического поля в земной ат-
мосфере при усилении солнеч-
ной активности.

Такое возрастание ин-
тенсивности может играть су-
щественную роль в возник-
новении локальных электри-
ческих полей, напряженность
в которых достигает такого
уровня, что вызывает молние-
вый разряд. Вывод об увели-
чении количества молний, сле-
довавших за солнечными
вспышками, был сделан на ос-
нове роста числа так называе-
мых свистов в ионосфере. Сви-

4 «Природа», 1976, № 6,
с. 147

1 «Scence News», 1977,
v. 111, № 25, р 389.

Изменение со временем уровня
геомагнитной возмущенно сти Кр
(цветные линии) и частоты появ-
ления свистов (черные линии).

сты, регистрируемые в радио-
диапазоне электромагнитных
волн,— это электромагнитное
явление, единственным источ-
ником которого служит гро-
зовой разряд. Распространя-
ясь вдоль силовых линий маг-
нитного поля Земли, свисты
могут наблюдаться на расстоя-
ниях от- места разряда, дости-
гающих половины окружности
планеты.

Необходимо отметить,
что недавние работы И. А. Жу-
лина и Д. Н. Четаева (Инсти-
тут земного магнетизма, ионо-
сферы и распространения ра-
диоволн АН СССР), в которых
проводились прямые измере-

ния вертикальной компоненты
электрического поля у по-
верхности Земли и с аэроста-
тов, подтвердили связь
электрического поля с магни-
тосферными процессами, ко-
торые, в свою очередь, тесно
связаны со вспышечной актив-
ностью Солнца. Слож-нее об-
стоит дело с корреляцией
между вспышками на Солнце
и количеством свистов в ионо-
сфере. Действительно, в пе-
риоды магнитных возмущений
количество свистов несколько
возрастает, однако, насколько
нам известно, прямой связи
между ними установить не
удалось.

Дело в том, что коли-
чество свистов определяется
не только числом молний, но
и условиями распространения
низкочастотных волн в магни-
тосфере и ионосфере Земли,
а эти условия сложным образом
зависят от вспышечной актив-
ности Солнца. Для примера
на рисунке показано, как ме-
няется со временем уровень
геомагнитной возмущенности
(так называемый Кр-индекс) и
частота появления свистов.
Как видно, однозначной кор-
реляции между этими вели-
чинами нет.

Нам кажется, более пер-
спективно искать корреляцию
между частотой появления так
называемых коротких свистов,
наблюдаемых на ИСЗ, и Грозо-
вой активностью. Короткие
свисты — это те свисты, кото-
рые прошли сравнительно не-
большой путь в ионосфере —
от грозового очага до ИСЗ.
Сейчас в ИЗМИРАНе исследу-
ется связь между частотой
появления таких свистов и
вспышечной активностью на
Солнце.

Ю. М. Михайлов

Кандидат физико-математи-
ческих наук
Мо сква

Ф изика

Проект гибридного
реактора на основе
лазерного термо-
ядерного синтеза

Задача овладения энер-
гией лазерного термоядер-
ного синтеза (ЛТС) при-
влекательна с той точки зре-
ния, что ее решение не свя-
зано с проблемами различно-
го рода неустойчивостей,
свойственных классическим
подходам с магнитным удер-
жанием. Безусловно, ЛТС
имеет свои (и при том значи-
тельные) трудности. Однако
по многим направлениям этой
работы заметен прогресс,
оправдывающий разработку
проектов будущих реакторов
для осуществления термоядер-
ных реакций и преобразования
освобождающейся при этом
энергии в электричество.

Несомненный интерес
представляет так называемая
гибридная схема реактора,
идея которой возникла еще
в 50-х годах в связи с тради-

ционным направлением работ
по термоядерному синтезу
с магнитным удержанием
плазмы. Лазерный подход
к решению проблемы термо-
ядерного синтеза позволил
по-новому оценить возмож-
ности создания и эксплуата-
ции гибридного реактора.

В реакторе на основе
ЛТС источником первичных
нейтронов служит дейтерий-
тритиевая микромишень, в ко-
торой под действием лазерного
излучения развивается термо-
ядерная реакция. Образующие-
ся нейтроны с энергией
14 МэВ используются для об-
лучения природного урана.
При этом каждый нейтрон
вызывает в уране около 1,2 де-
лений, сопровождающихся вы-
делением энергии ~240 МэВ
(т. е. намного больше, чем
17,6 МэВ, выделяющихся в
одном акте термоядерной
реакции). Таким образом,
основная доля энергии обра-
зуется в урановой оболочке,
окружающей термоядерное
устройство (так называемом
бланкете). Вторичные нейтро-
ны, возникающие при делении,
поглощаются в уране с обра-
зованием плутония, поэтому
число делений, вызываемых
одним термоядерным нейт-
роном, растет и энергетические
показатели установки со вре-
менем улучшаются.

Схема гибридного энер-
гетического реактора, рас-
считанного коллективом авто-

ров под руководством
Л. П. Феоктистова, выглядит
следующим образом. Энерге-
тическая зона в виде полости,
образованной сферическими
оболочками с радиусами
Ri и R2, содержит топливо
(уран, в котором постепенно
накапливаются плутоний и
осколки деления) и теплоно-
ситель (например, гелий). Эти
оболочки выполняют роль
силовых несущих конструкций:
они должны обеспечить це-
лостность системы при много-
кратных взрывах термоядер-
ных мишеней и импульсном
нагреве бланкета. Непосред-
ственно за внешней силовой
оболочкой расположена зона
воспроизводства трития, со-
держащая литий (тритий об-
разуется при поглощении ней-
тронов в изотопе 6Li). Термо-

ядерная мишень, представляю-
щая собой стеклянную или
металлическую сферическую
оболочку диаметром 2 мм со
слоем дейтерий-тритиевого
льда, намороженным на ее
внутреннюю поверхность, вво-
дится внутрь бланкета в проч-
ной стальной камере, которая
предохраняет от повреждения
внутреннюю поверхность блан-
кета и исключает необходи-
мость его вакуумирования.
В работе обсуждаются следую-
щие параметры камеры: внут-
ренний радиус 30 см, толщина
стенок 1 см, масса 100 кг.
(Возможность создания такой
камеры зависит от разработки
материала для окон, пропуска-
ющих сверхмощный поток
лазерного излучения.) Толщина
внутренней оболочки бланкета
может составлять 2—3 см,
толщина энергетической зоны
определяется из условия под-
критичности режима работы
(при пересчете на сплошное
заполнение	ураном — 10—

1 2 см).

Работу такого реактора
можно проиллюстрировать на
примере расчетов, опираю-
щихся на следующие начальные
условия: тепловая мощность
реактора 2,5 ГВт; длительность
его эксплуатации 25 лет; КПД
преобразования тепловой энер-
гии в электрическую 0,4;
КПД лазера 0,01. Тогда началь-
ное количество природного
урана должно составлять
50 т, коэффициент усиления по
энергии в бланкете на началь-
ном этапе работы 10, макси-
мальный коэффициент усиле-
ния 250. При выделяемой в ми-
шени энергии 10 МДж и при
коэффициенте усиления по
энергии в мишени, равном 25,
частота импульсов должна
меняться от 25 до 1 Гц. При этом
полезная электрическая мощ-
ность возрастает от нуля
(в начале периода эксплуатации
вся вырабатываемая электро-
энергия потребляется на соб-
ственные нужды) до ~1 ГВт.
Время, за которое достигается
половина максимальной полез-
ной мощности, составляет око-
ло года.

Таким образом, построе-
ние гибридного реактора на
основе ЛТС с выгодным энер-
гетическим циклом принци-
пиально возможно, если соз-
Схема гибридного реактора на
основе лазерного термоядерно-
го синтеза.

дать лазерную систему с КПД
~1 % и энергией порядка сотен
килоджоулей в импульсе дли-
тельностью несколько наносе-
кунд. При этом необходимо
обеспечить частоту повторения
импульсов около 25 Гц и доста-
точный временной ресурс рабо-
ты такой системы.

При наличии «подходя-
щего» лазера гибридный реак-
тор на основе ЛТС имеет несом-
ненные преимущества перед
традиционными реакторами
на быстрых нейтронах, так как,
во-первых, полностью исклю-
чает ядерно-аварийную ситуа-
цию; во-вторых, позволяет
начинать цикл на природном
уране; в-третьих, период его
эксплуатации составляет не-
сколько десятков лет, что рез-
ко упрощает технологию,
уменьшает количество радио-
активных отходов, затрудняет
использование накопленного
плутония в диверсионных целях.

«Квантовая электроника».

1978, т. 5, № 2, с. 348.

Физика

Дистанционный экс-
пресс-анализ мор-
ской воды

Для решения проблемы
охраны окружающей среды
и рационального использова-
ния природных ресурсов не-
обходим дистанционный экс-
пресс-анализ малых примесей,
содержащихся в атмосфере и
воде. В естественных водных
средах такими примесями мо-
гут быть биологическая взвесь,
растворенные органические и
минеральные вещества, мно-
гочисленные загрязнители.

Использование лазеров,
обладающих высокой спект-
ральной яркостью, и современ-
ных приемников оптического
излучения открывает новые
возможности в задаче дистан-
ционного зондирования. Одна-
ко на этом пути до сих пор
вставали серьезные трудно-
сти, связанные с калибровкой
спектральных приборов для
получения количественных
данных.

Д. Н. Клышко и В. В. Фа-

деев (физический факультет
МГУ) исследовали возможность
использования для непрерыв-
ной калибровки лидара (ла-
зерного локатора) комбина-
ционного рассеяния света мо-
лекулами воды. Суть метода
заключается в том, что с
помощью лазера избирательно
возбуждается флюоресценция
молекул какой-либо из при-
месей, присутствующих в воде;
интенсивность флюоресценции
этих молекул сравнивается
с интенсивностью комбинаци-
онного рассеяния возбуждаю-
щего света в самой воде. По-
лезный (излучение флюорес-
ценции) и реперный (излуче-
ние комбинационного рассея-
ния) сигналы регистрируются
и обрабатываются в одном
приемнике. Теоретический
анализ показал, что сущест-
вует простая связь между
концентрацией молекул ис-
следуемой примеси и отноше-
нием амплитуд сигналов флю-
оресценции и комбинацион-
ного рассеяния.

Этот метод был исполь-
зован для дистанционного
определения содержания хло-
рофилла в морском фитоплан-
ктоне во время 4-го рейса
научно - исследовательского
судна «Академик Петровский»
(май — июль 1975 г.) и 18-го
рейса «Дмитрия Менделеева»
(январь — апрель 1977 г.).
Зондирование осуществлялось
2-й гармоникой лазера на ит-
трий-алюминиевом гранате с
неодимом (Х=532 нм). Рас-
стояние от лидара до поверх-
ности океана составляло 15 м.
Результаты лазерного экспресс-
анализа оказались в удовлет-
ворительном согласии с дан-
ными, полученными стандарт-
ными биофизическими метода-
ми.

Учитывая высокую про-
изводительность лазерного
экспресс-анализа, универсаль-
ность метода по отношению к
виду исследуемой примеси,
а также возможность рабо-
тать на ходу судна, можно с
уверенностью говорить о пре-
имуществах этого нового мето-
да по сравнению с известными
лабораторными способами оп-
ределения количества приме-
сей в воде.

«Доклады Академии наук СССР»,
1978, т. 238, № 2, с. 320—323.

Физика

Магнитная сепарация

немагнитных мате-

риалов

Специалисты японской
фирмы «Хитачи» разработали
установку для извлечения из
металлолома немагнитных ме-
таллов, таких как алюминий,
цинк, медь и др. Работа установ-
ки, в которой извлекается
80% этих материалов из ме-
таллолома, основана на исполь-
зовании так называемой фер-
рожидкости.

Феррожидкость пред-
ставляет собой чрезвычайно
однородную взвесь мельчай-
ших (средний размер ~ 100 А)
ферромагнитных частиц в ке-
росине или воде; концентра-
ция обычно составляет около
1018 частиц/см3. Перед дис-
пергированием частицы обра-
батывают специальным поверх-
ностно-активным веществом,
чтобы придать взвеси коллоид-
ный характер и тем самым со-
общить ей долговременную

устойчивость, т. е. не дать
частицам сегрегироваться.

Помещенная в неодно-
родное магнитное поле, фер-
рожидкость изменяет свой
эффективный удельный вес —
к обычной силе собственнного
веса добавляется сила, увлека-
ющая частицы вдоль градиен-
та магнитного поля, который
можно очень тонко регулиро-
вать, изменяя напряженность
магнитного поля.

При разделении погру-
женных в феррожидкость из-
мельченных отходов величину
ее удельного веса выбирают
несколько меньше, чем удель-
ный вес извлекаемого мате-
риала, поэтому он тонет (или,
соответственно, всплывает).
Поскольку эффект разделения
зависит только от удельного
веса, то такого рода магнитная
сепарация применима для не-
магнитных материалов.

Феррожидкость в уста-
новке удерживается не в ка-
кой-либо специальной емкости,
а непосредственно магнитным
полем в пространстве между
двумя дисковыми полюсами
электромагнита; в этом же
пространстве непрерывно дви-
жутся два расположенных один
над другим ленточных транс-
портера, один из которых уно-
сит всплывающий, а другой —
тонущий материал.

Инженеры «Хитачи» ис-
пытали свою установку в комп-
лексе с криогенной системой
измельчения металлолома от
автомобилей; удалось из-
влечь 34% алюминия, содер-
жащегося в этих отходах. Чи-
стота алюминия составляла
95% (единственные загрязни-
тели — резина и стекло, не
мешающие переплавке алю-
миния). Аналогичным образом
можно добиться эффективного
извлечения меди и ее сплавов.

«New Scientist», 1977, v. 75,
№ 1062, р. 228 (Великобритания).

Эн ергети ка

Энергия и время

Как известно, в физике
энергия и время — сопряжен-
ные переменные. Так, в соот-

ветствии с принципом неопре-
деленности Гейзенберга, не-
определенность в энергии ка-
кого-либо квантового состоя-
ния тем больше, чем меньше
его время жизни.

Э. Вейнберг (Институт
энергетического	анализа,

США) высказал предположе-
ние, что сопряженность энер-
гии и времени имеет место и в
обыденной жизни. Человек и
общество непрерывно сталки-
ваются с дилеммой: что лучше
сэкономить — энергию или
время, причем почти всегда
предпочитают выиграть во
времени. Так, с определенной
точки зрения, домашние жи-
вотные, заводские машины,
транспортные и агротехниче-
ские средства необходимы
только для экономии времени,
причем тот факт, что ту же
цель, но за гораздо больший
срок можно достичь с меньшей
затратой энергии, обычно не
принимается во внимание.

Из термодинамики мы
знаем, что затраты энергии на
технологический процесс, свя-
занный с энергообменом, на-
пример обессоливание воды,
минимальны, если этот процесс
проводится обратимым обра-
зом. Однако для обратимого
процесса требуется бесконечно
много времени, и, если мы
хотим сократить срок, при-
ходится допустить некоторую
необратимость и затратить
дополнительную энергию. Так,
в обратимом процессе для
обессоливания 1000 л морской
воды требуется примерно
1 квт-ч энергии, на практике
же энергорасходы в 10 и
более раз выше.

Вейнберг не пытается
сформулировать «новый закон
природы», замечая, впрочем,
что, размышляя в этом направ-
лении, можно было бы прийти
к интересным и, возможно, да-
же строгим выводам. Свою
задачу он видит в том, чтобы
предостеречь от «вульгарно-
термодинамического» подхода
к энергетической проблемати-
ке. Термодинамика изучает
равновесные процессы, и вре-
мя в ней явно не рассматри-
вается, тогда как время жизни
человека, к сожалению, огра-
ничено и именно это обстоя-
тельство играет очень важную,
если не решающую роль.

«Nature», 1977, v 269, р 638
(Великобритания).

Молекулярная биология

Новые данные о
строении рибосом

В последние годы боль-
шое внимание уделяется ис-
следованию строения и ос-
новных принципов функцио-
нирования рибосом — субкле-
точных частиц, на которых
происходит синтез белка в
живой клетке. Еще до конца
не ясна структурная органи-
зация рибосом и роль отдель-
ных компонентов рибосом в
их функционировании.

И. Н. Сердюк и А. К.
Гренадер (Институт белка
АН СССР) изучали локализа-
цию рибосомной РНК и рибо-
сомных белков в больших
(50 S1) субчастицах рибосом
из кишечной палочки, исполь-
зуя метод рентгеноскопии.
Было установлено, что РНК
локализована главным обра-
зом ближе к центру субчасти-
цы, а белок — на ее перифе-
рии. (Такое строение рибосо-
мы хорошо объясняет, почему
все рибосомные белки взаимо-
действуют со специфичными
для них антителами в составе
рибосомы: ведь, согласно пред-
ложенной авторами модели,
белки расположены на поверх-
ности рибосомы.) Из такой мо-
дели рибосомной субчастицы
вовсе не следует, что вся
рибосомная РНК локализована
только в центре субчастицы;
некоторые ее участки могут
выходить на поверхность, одна-
ко они составляют незначи-

S — единица измере-
ния кон станты седимента-
ции, которая равна отно-
шению скорости седимен-
тации к ускорению поля
ц е нтробеж них сил; зави-
сит от массы и формы
макромолекул, измеряет-
ся в сведбергах (1 свед-
берг = 1 0“’ 3 с )

тельную часть от всей рибо-
сомной РНК.

Кроме того, Сердюк и
Гренадер выясняли роль рибо-
сомных белков в структурной
организации малой (30 S) суб-
частицы рибосомы из кишеч-
ной палочки. Эти субчастицы
обрабатывали солью высокой
концентрации (2,15 М LiCI) для
удаления слабосвязанных ри-
босомных белков. В результате
были получены рибонуклеопро-
теидные частицы с коэффици-
ентом седиментации 25,5 S, ко-
торые содержат менее полови-
ны рибосомных белков субча-
стицы. Общая конформация
(пространственная структура)
субчастицы, если исходить из
рентгеноскопических данных,
при этом не изменяется. Таким
образом, белки, удаленные в
результате солевой обработки
(S1, S2, S3, S5, S9, S10, S12,
S14, S20, S21 и, возможно, S1 1
и S13)2, не играют роли в ста-
билизации структуры малой
субчастицы рибосомы; они, ви-
димо, необходимы для ее функ-
ционирования. Этот вывод под-
тверждается и электронно-ми-
кроскопическими данными, ко-
торые свидетельствуют о сход-
стве морфологии 30 S субча-
стиц и 25,5 S рибонуклеопро-
теидных частиц.

«European Journal of Bio-
chemistry», 1977, v. 79, № 2,
p. 495—504; p. 505—510 (Бель-
гия),

Г енетика

Генетическая структу-
ра и видообразование
у партеногенетиче-
ских ящериц

Среди позвоночных жи-
вотных сейчас известно до-
вольно большое число видов,
состоящих только из одних са-
мок. Проблема происхождения
и генетической структуры этих
партеногенетических форм ши-

2 Здесь S означает, что
рибосомные белки получе-
ны из малой (small) суб-
частицы рибосомы.

роко обсуждается специалиста-
ми, работающими в области
эволюционного учения.

Американский зоолог
О. Квеллар1 (Университет шта-
та Юта, Солт-Лейк-Сити) экспе-
риментально подошел к этой
проблеме, использовав в каче-
стве модели ящериц рода
Cnemidophorus.

Методом трансплантации
кусочков кожи спины он оце-
нивал степень генетического
сходства между особями раз-
ных популяций. Выяснилось,
что партеногенетический вид
Cnemidophorus neomexicanus
генетически однообразен (по
крайней мере по тканевой со-
вместимости) на территории в
250 км. По-видимому, все осо-
би этого вида произошли от
одной самки-прародительницы.
В настоящее время такое ге-
нетическое однообразие может
поддерживаться благодаря оби-
танию С. neomexicanus в од-
нородных прибрежных биото-
пах.

У другого партеногенети-
ческого вида, С. velox, зна-
чительно более широко рас-
пространенного и заселяющего
разнообразные биотопы, уда-
лось обнаружить по крайней
мере три географически раз-
личных клона — по одному в
штатах Колорадо, Нью-Мекси-
ко и Юта. Возможно, что этот
партеногенетический вид имеет
многократное происхождение
или же находится в стадии ви-
дообразования, происходяще-
го в разных частях ареала.

Л. Я. Боркин

Ленинград

Меди ци на

Кофе укорачивает
продолжительность
жизни мышей

А. Р. Бауэр (отдел па-
тологии при госпитале г. Ми-
чиган, США) изучал влияние
кофе на организм лаборатор-
ных мышей. Продолжитель-

1 «Evolution», 1977, V. 31,

№ 1, р. 24—31.
ное время мышам давали ко-
фе в виде напитка, приготов-
ленного обычным образом.
Чтобы заставить мышей его
пить, из их рациона исклю-
чили воду. Мыши, получавшие
кофе, весили меньше и были
развиты хуже, чем мыши из
контрольной группы, хотя съе-
дали даже несколько больше
пищи и выпивали столько же
жидкости. Кроме того, у них
раньше начинали выпадать во-
лосы, портилась шерсть, а в
некоторых случаях они даже те-
ряли часть своего хвоста. Про-
должительность их жизни бы-
ла короче, чем в контрольной
группе, хотя никаких патоло-
гических изменений в орга-
низме после вскрытия не об-
наружено. Сходное воздейст-
вие кофе оказывает и на ла-
бораторных крыс. Сейчас спе-
циалисты пытаются найти ком-
понент кофе, который оказы-
вает неблагоприятные воздейст-
вия на организм животных.

«Life Sciences», 1977, v. 21,
р 63—70 (США)

Зоология

Уникальная адапта-
ция амфибий к за-
сухе

Амфибии, в отличие от
рептилий, относятся к живот-
ным, у которых выделение
конечных продуктов азотисто-
го обмена взрослыми особя-
ми происходит преимуществен-
но в форме мочевины (урео-
телия).

Группе американских
зоологов, изучавших физиоло-
гические аспекты адаптации
южноафриканских бесхвостых
амфибий к засухе, удалось
установить, что древесные вес-
лоногие лягушки (Chiroman-
tis pe+ersi и Ch. xerampe-
lina) обладают другим типом
азотистого обмена — выделя-
ют мочевую кислоту (урико-
телия), что характерно для
рептилий и птиц.

В опытах выяснилось, что
благодаря особенностям строе-
ния кожи на открытых участ-
ках тела потери воды за счет

испарения происходят у< этих
амфибий с минимальной ско-
ростью. В то же время благо-
даря кожным бородавкам осо-
бого, гигрофильного типа,
расположенным на брюшной
стороне тела, обеспечивается
повышенная скорость потреб-
ления воды обезвоженными
особями.

Оба вида амфибий спо-
собны длительное время жить
без доступа свободной воды;
они приспособлены к условиям
сёзона засухи не хуже пустын-
ных рептилий.

Аналогичные механиз-
мы уменьшения потерь воды
при испарении через кожу
и урикотелия отмечены и у не-
которых древесных южноаме-
риканских квакш рода Phyl-
lo med u sa.

«Journal of Comparative
Physio logy», 1977, v. В 116
№ 3, p. 257—267 (США)

Океанология

Изучается Калифор-
нийское течение

В начале 50-х годов аме-
риканские океанологи при-
ступили к выполнению обшир-
ной программы по изучению
Калифорнийского течения в Ти-
хом океане, у западного по-
бережья Северной Америки.
Этот район оказался весьма
перспективным по запасам
нефти и горючего газа, но для
строительства	бурильных

платформ на морском дне
необходимо знать характер
здешних течений.

Первоначально гидро-
логические характеристики
вод, омывающих побережье Ка-
лифорнии, изучались лишь с
борта научно-исследователь-
ских судов, но впоследствии
выяснилось, что собранные
таким способом данные недо-
статочно полны для определе-
ния механизма образования
завихрений в океанических
водах. В связи с этим была раз-
работана специальная аппара-
тура, устанавливаемая на
спутниках, — инфракрасные
радиометры с высокой разре-
шающей способностью. Осо-

бенно интенсивно эти исследо-
вания стали проводиться с
1974 г., когда Национальное уп-
равление по изучению океана и
атмосферы США начало актив-
но использовать в этих целях
метеорологические искусствен-
ные спутники Земли серии
«NOAA». Так, выведенный на
околополярную орбиту, про-
ходящую на высоте около
1500 км над Землей, искусст-
венный спутник Земли
«NOAA-З» оснащен ска-
нирующим радиометром с
разрешающей способностью
1 км; он работает в двух диапа-
зонах длин волн: 10,5—12,5 и
0,6—0,7 мкм.

Параметры орбиты спут-
ника позволяют два раза в
сутки охватывать наблюде-
ниями всю поверхность зем-
ного шара, при этом точность
измерения разности темпера-
тур двух минимальных по пло-
щади соседних участков по-
верхности моря составляет
примерно 1 °C.

В Редвуд-Сити (штат Ка-
лифорния) сооружена специ-
альная станция, принимающая
сигналы от спутников
«NOAA»; сюда же поступают
разносторонние данные с на-
учно-исследовательских судов
и самолетов-лабораторий, так-
же изучающих этот район. Об-
работка всей совокупности ма-
териалов, полученных космиче-
скими, авиационными и судо-
выми экспедиционными мето-
дами, позволит возможно бо-
лее полно представить карти-
ну образования и развития Ка-
лифорнийского течения.

«Science», 1977, v, 195, № 4276
р. 353 (США)

Геологи я

54-й рейс «Гломара
Челленджера»

После трех лет работ в
Атлантике буровое научно-ис-
следовательское судно США
«Гломар Челленджер» верну-
лось в Тихий океан. Здесь, в
ходе 54-го рейса1, в период с

«Geo times», 1977, № 11.
25 апреля по 18 июня 1977 г.,
было пробурено 18 скважин —
на западном фланге Восточно-
Тихоокеанского поднятия
(9° с. ш., 105—107° з. д.), в зо-
не разлома Сикейрос (8° с. ш.,
105°30' з. д.) и в районе Га-
лапагосского рифта, где нахо-
дится центр раздвижения плит
земной коры (0°30' —
1°30' с. ш., 86° з. д.). Бурение
проходило на глубине океана
2600—3800 м; максимальное
проникновение в породы океа-
нического ложа составило
175 м; базальты, подстилаю-
щие слой осадков, были прой-
дены на 60 м.

На борту судна работала
группа ученых из США, СССР2,
Великобритании, ФРГ и Фран-
ции. Научное руководство рей-
сом осуществляли Б. Розен-
даль (Дьюкский университет,
Дарем, США) и Р. Хекинян
(Бретанский океанографиче-
ский центр, Брест, Франция).

Главная научная задача
54-го рейса заключалась в том,
чтобы с помощью глубоких
скважин вскрыть разрез моло-
дой океанической коры в пре-
делах Восточно-Тихоокеанского
поднятия (входящего в обще-
планетарную систему срединно-
океанических хребтов), где,
как считается, происходит
быстрое раздвижение образо-
вавшихся в результате излия-
ния базальтов вулканических
толщ.

В настоящее время наи-
более хорошо изучены извер-
женные породы в пределах
Срединно - Атлантического
хребта. Предполагалось, что
буровые работы на Восточно-
Тихоокеанском поднятии поз-
волят сравнить характер магма-
тических процессов в этих двух
крупнейших структурах Миро-
вого океана, различных по ди-
намическому режиму.

К сожалению, заплани-
рованное бурение глубоких
скважин оказалось невозмож-
ным из-за неблагоприятных
горно-технических условий на
выбранных полигонах: в ре-
зультате большого количества
трещин в базальтах буровой
инструмент быстро срабаты-

2 Представителем
страны был автор
сообщения. (Прим.

нашей
этого
рёд.).

Схема расположения скважин в
54-м рейсе бурового научно-ис-
следовательского судна «Гломар
Челленджер».

вался и заклинивался, а недо-
статочная в большинстве слу-
чаев толща донных осадков не
обеспечивала необходимой ста-
билизации буровой колонны.
По этим причинам программу
бурения пришлось перестроить,
и вместо нескольких глубоких
скважин была заложена серия
мелких, из которых 13 вошли в
базальты океанского дна.

Собранные во время
рейса материалы позволили на-
ходившимся на борту «Глома-
ра Челленджера» специали-
стам сделать предварительные
выводы о научных результатах
экспедиции.

Все изученные базальты
и их интрузивные аналоги —

долериты, несмотря на до-
вольно сильные колебания
состава, относятся к породам
так называемой толеитовой
серии, для которой характер-
ны относительно высокие со-
держания кремнезема и низ-
кие — щелочей. Возраст ба-
зальтов закономерно увеличи-
вается по мере удаления от
оси Восточно-Тихоокеанского
поднятия и на расстоянии
265 км, где развиты довольно
однообразные толеитовые ба-
зальты, превышает 4 млн лет.

Видовое разнообразие
базальтовых пород заметно
возрастает в зонах разломов
и валообразных хребтов,
ориентированных вкрест оси
Восточно-Тихоокеанского под-
нятия, а также в районе Галапа-
госского центра раздвижения.
Так, при бурении склона хреб-
та встречены дифференциро-
ванные разности долеритов; в
зоне разлома Сикейрос вскры-
ты базальты с повышенным со-
держанием титана и железа;
в районе Галапагосского цент-
ра раздвижения найдены ба-
зальты, обогащенные желе-
зом.

В базальтах разлома
Сикейрос и Галапагосского
центра раздвижения обнаруже-
ны признаки гидротермальной
минерализации, связанной, ве-
роятно, с глубинными раствора-
ми, поднимавшимися по зо-
нам разрывных нарушений оке-
анической коры.

Сопоставление получен-
ных материалов по геологии
Восточно-Тихоокеанского под-
нятия с аналогичными данными
по Срединно-Атлантическому
хребту показало, что исследо-
ванный в 54-м рейсе район от-
личается большей дифферен-
цированностью базальтовых
пород, отсутствием осадочных
горизонтов между покровами
базальтов и, как правило, сов-
падением направлений намаг-
ниченности базальтов в кернах
с местными магнитными анома-
лиями,

Ю. И. Дмитриев
Кандидат геолого-минералоги-
ческих наук

Мос ква

Г еология

Шунак — метеорит-
ный кратер

Примерно в 160 км к
западу-северо-западу от г. Бал-
хаша в Казахстане распо-
ложена живописная кольце-
вая структура Шунак (наиме-
нована по названию располо-
женной рядом горы). По
своему внешнему виду1 эта
огромная впадина размером
около 2,5 км, окружен-
ная кольцевым валом высотой
более 100 м, весьма напоми-
нает лунный или марсианский
кратер. Долгое время (а не-
которыми геологами и поныне)
кратеру Шунак приписыва-
лось вулканическое происхож-
дение.

В 1977 г. в результате
комплексных геолого-геофизи-
ческих исследований, которые
проводились совместно сотруд-
никами Московского государст-
венного университета им. М. В.
Ломоносова (руководитель

’ См. фото: «Природа»,
1976, № 5, с. 47.

Л. Б. Грановский), Балхаш-
ской геолого-географической
экспедиции (руководитель
Л. Б. Зейлик) и Комитета по
метеоритам АН СССР (руко-
водитель А. И.’ Дабижа), вы-
явлен ряд факторов, свиде-
тельствующих в пользу метео-
ритного происхождения этой
кольцевой структуры.

Как показало бурение,
мощность образовавшихся в
центральной части кратера
озерных отложений составляет
190 м. По результатам элект-
роразведки удалось просле-
дить характер залегания алло-
генной (перемещенной) брек-
чии, заполнившей кратер во
время взрыва. Отметим, что
для кратеров вулканического
происхождения характерны
вертикальные границы между
нарушенными и ненарушенны-
ми породами — брекчия за-
полняет вертикальное жерло
вулкана; в Шунаке же обнару-
жено выклинивание брекчии
по краям структуры, что
обычно для взрыва.

Магнитная съемка пока-
зала понижение напряженно-
сти магнитного поля в преде-
лах структуры, характерное
для большинства метеоритных
кратеров и связанное с раз-
магничиванием горных пород
при ударе. В гравитационном
поле выделяется круговая
отрицательная аномалия с
амплитудой более 3 мГл, ти-
пичная для многих доказанных
астроблем. По гравитационной
аномалии вычислена масса вы-
брошенного при взрыве мате-
риала земной коры — она со-
ставляет более 300 млн т.
Возраст структуры, по пред-
варительным данным, оцени-
вается примерно в 12 млн лет.

Итак, внутреннее строе-
ние структуры, характер дроб-
ления и залегания переме-
щенной и неперемещенной
брекчии, наличие конусов раз-
рушения, свидетельствующих о
больших динамических нагруз-
. ках, перечисленные геофизиче-
ские признаки — все это гово-
рит об ударно-взрывной, ме-
теоритной, природе кратера
Шунак.

А. И. Дабижа

Кандидат геолого-минерало-
гических наук
Москва

Геотекто ни ка

Вздымание земной
коры в Северной
Америке

Геодезисты Р. Рейлинд-
жер, Дж. П. Ситрон и Л. Д.
Браун (Корнеллский универси-
тет, Итака, штат Нью-Йорк)
проанализировали результаты
пяти различных съемок уровня
земной поверхности в северо-
западной части США. В их до-
кладе на конференции Амери-
канского геофизического союза
в Вашингтоне в июне 1977 г.
указывается, что на юго-западе
штата Монтана, в районах
Йеллоустонского национально-
го парка и долины р. Снейк,
в период, предшествовавший
мощному землетрясению 1959 г.
вблизи оз. Хебген (Монтана),
наблюдалось активное верти-
кальное движение земной ко-
ры: область площадью около
8 тыс. км2, окружающая эпи-
центр землетрясения, с 1923
по 1959 г. поднялась на
15—20 см.

Рейлинджер и его соав-
торы высказали предположе-
ние, что такое вздымание
земной коры фактически нача-
лось сотни или даже тысячи
лет назад и привело к по-
степенному нарастанию напря-
жений в верхних ее слоях.
Когда эти напряжения превы-
сили критический уровень, ко-
ра претерпела разлом, сопро-
вождавшийся землетрясением
1959 г. Одновременно вдоль
Хебгенского разлома произо-
шло вертикальное движение
коры, местами достигавшее
7 м. Процесс вздымания зем-
ной коры после землетрясе-
ния продолжался по меньшей
мере еще 5 лет.

Считают, что причиной
столь сильного вздымания
коры служило вторжение в нее
магмы из глубинных слоев.
Это мнение подкрепляется
близостью данного района к
Йеллоустону, известному сво-
им высоким уровнем тепло-
вой активности в недрах Зем-
ли.

«Science News», 1977, v. 111,
№ 24, р. 378—379 (США).
Гео те кто н и ка

Африканская плита

не движется

По мнению сторонни-
ков новой глобальной текто-
ники, гигантские плиты земной
коры находятся в постоянном
движении, скользя по астено-
сфере. Однако научные со-
трудники Университета штата
Нью-Йорк Р. Тиссен, К. Берк
и У. С. Ф. Кидд, выступая на
конференции Американского
геофизического союза в Ва-
шингтоне в июне 1977	г.,

представили серьезные дока-
зательства неподвижности
Африканской плиты.

Свидетельствами такой
«исключительности» служат
следующие факты: длитель-
ное существование на этом
континенте ряда активных
«горячих точек»; многочис-
ленные следы вулканической
активности, начавшейся здесь
25 млн лет назад и в значи-
тельной мере сохраняющейся
в тех же пунктах в течение все-
го этого времени; палеомаг-
нитные данные, показывающие,
что положение Африки отно-
сительно оси вращения Земли
остается неизменным.

Неподвижность Афри-
канской плиты относительно
мантии помогает понять ход
развития системы Великих
африканских рифтов и бас-
сейна Красного моря, а также
причину того, что этот конти-
нент более приподнят над
уровнем моря, чем другие.

Что касается «горячих
точек», то они лежат непосред-
ственно над мантийными «го-
рячими струями», которые,
по всем имеющимся данным,
неподвижны относительно плит
земной коры.

«Science News», 1977, v. 111,
№ 25, р. 393 (США).

Вул канология

Необычное изверже-
ние Ньирагонго

10 января 1977 г. на
склонах вулкана Ньирагонго
(Заир) внезапно разверзлась

целая система трещин, из ко-
торых с огромной скоростью
начала изливаться лава. Всего
за один час на поверхность
изверглось около 20 млн м3
раскаленной добела магмы.

Особенность этого из-
вержения заключается в не-
обычно жидком состоянии ла-
вы: по текучести ее можно
сравнить лишь с водой. Мгно-
венно «сбежав» по склону на
2000 м вниз, она уничтожила
все на своем пути. В первый же
час извержения все живое бы-
ло сожжено на площади
1200 га. Жители окрестностей
Ньирагонго хорошо знакомы с
вулканом и обычно вовремя ус-
певают отойти на безопасное
расстояние. Однако на этот раз
скорость лавового потока,
достигавшая 60 км/ч, многим
не позволила спастись: 70 че-
ловек погибло, более 800 оста-
лось без крова.

Извержение прекрати-
лось столь же внезапно, как и
началось. На шестые сутки с
момента его начала внутрен-
ние стенки главного кратера
обрушились, закупорив канал,
через который лава поступала
на поверхность. Облака пара
окутали вершину и затем опу-
стились по склону на близле-
жащий город Гома, превратив
там день в ночь. К этому време-
ни лавовое озеро, накапливав-
шееся около 50 лет, полностью
вытекло из кратера.

С 1928 г., когда цен-
тральный кратер вулкана начал
постепенно заполня.ться ла-
вой, наблюдалось девять слу-
чаев спорадической активно-
сти Ньирагонго, но ни в одном
из них не достигалось интен-
сивности 1977 г. В 60-е годы
обследование вулкана проводи-
лось экспедицией Национально-
го географического общества
США, возглавлявшейся изве-
стным французским вулкано-
логом Г. Тазиевым. Необыч-
ное извержение 1977 г. изуча-
лось на месте экспедицией, воз-
главляемой геологом Л. Мак-
клелландом (Сеть срочного
оповещения о природных яв-
лениях при Смитсоновском ин-
ституте, Вашингтон, США).

Образцы изверженных
пород показывают, что крайне
малая вязкость лавы обуслов-
лена необычно низкйм содер-

жанием в ней кремнезема.
Как сегодня считают вулкано-
логи, следующее извержение
Ньирагонго может быть взрыв-
ным: лавовое озеро, при всей
опасности его излияния, до сих
пор служило природным «ис-
парителем» газа и «излучате-
лем» излишка тепловой энер-
гии, рассеивавшихся посте-
пенно; с его исчезновением
эта энергия будет накапливать-
ся. Если пробка в лавовом
канале окажется достаточно
прочной, не исключено, что
земная кора будет разорвана
взрывом в другом месте и ла-
ва пойдет по новому пути.

«Science News», 1977, v. 111,
№ 25, р. 388 (США).

Сей смо логи я

Связь вулканизма с
сейсмической актив-

ностью

М. Дж. Карр (Ратдже-
ровский университет, штат Нью-
Джерси, США) проанализиро-
вал данные сейсмической и вул-
канической активности в Тихо-
океанском регионе, включаю-
щем побережья Центральной
Америки, Чили, Камчатки, а
также в северной части Антиль-
ской островной дуги. Он устано-
вил, что в этих областях разру-
шительные землетрясения
(обычно магнитудой, превыша-
ющей 7 баллов по шкале Рихте-
ра) нередко предваряются из-
менением вулканической актив-
ности, -носящим вполне опреде-
ленный характер: сначала
наблюдается существенное уси-
ление вулканической деятель-
ности; затем наступает период
ее прекращения, длящийся от
нескольких лет до нескольких
десятилетий; потом вулканизм
возобновляется и примерно че-
рез несколько лет следует
мощное землетрясение.

Точное прогнозирование
землетрясений на основе такой
корреляции пока невозможно,
однако удается определить, что
в среднем время, проходящее
между «затишьем» и следую-
щим за ним землетрясением,
составляет менее 15 лет, при-
чем подземный толчок тем
сильнее, чем длительнее пред-
шествующее «затишье».

На основании такой зави-
симости Карр делает практиче-
ские выводы: в западном и цен-
тральном районах Сальвадора,
а также в северо-восточной ча-
сти Малых Антильских о-вов,
вблизи вулкана Суфриер (о-в
Гваделупа), можно в недалеком
будущем ожидать мощные зем-
летрясения с неглубоким зале-
ганием очага. Свой прогноз он
основывает на том, что в пер-
вом из этих районов с 1955 г.
необычным образом замерла
вулканическая деятельность;
во втором же районе характер
сейсмовулканической активно-
сти довольно точно повторяет
события, предшествовавшие ка-
тастрофическому землетрясе-
нию, произошедшему здесь в
1897 г.

«Science», 1977, v. 197, № 4304,
р. 655—657 (США).

М инерало ги я

Алмазы в эклогитах

Известно, что алмазы
кристаллизуются в условиях
сверхвысоких давлений и тем-
ператур, возникающих в ким-
берлитовых трубках взрыва или
в гигантских метеоритных кра-
терах. Исследование глубинных
метаморфических пород (экло-
гитов) с Южного Урала и Коль-
ского п-ова, проведенное
С. В. Головней, В. П. Хвостовой
и Е. С. Макаровым (Централь-
ный научно-исследовательский
геолого-разведочный институт
Министерства геологии СССР,
Москва), показало, что в эк-
логитах присутствует гекса-
гональная модификация алма-
за — лонсдейлит. Этот минерал
представлен пластинчатыми
зернами размером до 0,5 мм,
имеющими неровную поверх-
ность и «жирный» блеск;
цвет зерен желтый, серый, чер-
ный. В ультрафиолетовых лучах
желтые и серые разновидности
люминесцируют желтым цве-
том. В ассоциации с лонсдейли-
том находятся графит и карбид
кремния — муассанит.

Экспериментально уста-

новлено, что лонсдейлит слу-
жит индикатором сверхвысо-
ких давлений: он возникает при
давлении 130 кбар и тем-
пературе 1000°С. Первая на-
ходка гексагональной модифи-
кации алмаза в эклогитах сви-
детельствует о том, что эти по-
роды формируются в условиях
сверхвысоких давлений, соот-
ветствующих верхней мантии
Земли.

«Геохимия», 1977, № 5,
с, 790—793.

Литология

Происхождение об-
ломочной структуры
бокситов

Несмотря на многолет-
ние исследования, вопрос о ге-
незисе бокситов по-прежнему
остается открытым. Основные
затруднения связаны с недо-
статочной ясностью природы
обломочной структуры бокси-
товых пород,которая характер-
на для всех типов бокситовых
месторождений. Большинство
исследователей считают, что
обломочные структуры бокси-
тов имеют осадочное проис-
хождение, однако при бли-
жайшем рассмотрении стано-
вится очевидным их отличие от
обычных осадочных пород: от-
сутствие сортировки обломков
по размеру зерна; тесное со-
четание обломочного материа-
ла с продуктами химического
осаждения; многофазность ми-
неральных выделений; спора-
дическое появление примеси
вулканогенного материала и
другие специфические свой-
ства.

Форма залегания бокси-
тов также необычна для оса-
дочных пород: верхний, «оса-
дочный», контакт у бокситов
ровный, а нижний, «метасома-
тический», неровный.

В. Н. Разумова (Геологи-
ческий институт АН СССР,
Москва) пришла к выводу, что
структурным аналогом бокси-
тов среди других рудных мес-
торождений являются экспло-
зивные брекчии — породы
глубинного происхождения.
Образовались эти породы за

счет нагнетания магматиче-
ских расплавов под давлением
паров и газов в трещиноватые
структуры, сопровождающие
разломы.

В процессе раскрытия
тектонических трещин такие
насыщенные газами расплав-
ленные массы устремляются по
ним вверх, проникают в пусто-
ты и межслоевые промежутки
и выжимаются на поверхность
наподобие сопочных илов гря-
зевых вулканов; попав в во-
доем, они формируют пласто-
вые и линзовидные залежи сре-
ди осадочных пород. Анало-
гичным путем, по-видимому,
были образованы и залежи бок-
ситов.

Процесс рудоотложения
бокситов, как и эксплозивных
брекчий, сопровождался дроб-
лением уже застывших рудных
масс под напором новых пор-
ций расплава и цементацией
образовавшихся при этом об-
ломков, что и обусловило об-
ломочный характер бокситовых
залежей.

Исследования В. Н. Разу-
мовой позволяют, таким обра-
зом, считать бокситы осадоч-
ными породами, сформировав-
шимися за счет растворов глу-
бинного происхождения.

«Доклады Академии наук СССР»,

1977, т. 236, № 1, с. 196—199.

Г еоло гия

Геологический атлас
мира

Усилиями геологов почти
всех стран мира на основе
единой заранее согласованной
легенды и общего для всех
континентов масштаба создает-
ся поистине уникальное карто-
графическое издание—Геоло-
гический атлас мира. Его пос-
ледний лист должен быть опуб-
ликован в 1982 г., т. е. к сто-
летию рождения самой идеи
о подобном издании. Еще в
1882 г. Международный геоло-
гический конгресс признал
необходимость создания атла-
са, унифицированно и подроб-
но описывающего геологию
всей Земли в целом, однако
сложность задачи, неравномер-
Распределение листов с картами
в Геологическом атласе мира.

кость в изученности различных
районов, наконец, мировые
войны и финансовые трудно-
сти помешали выполнению этой
работы.

В 1950-х годах была
создана Международная ко-
миссия по геологической кар-
те мира под председательством
Ф. Блонделя (Франция).
XX Международный геологи-
ческий конгресс, проводивший-
ся в Мехико в 1956 г., утвер-
дил разработанный комиссией

общий план атласа, распреде-
ление его листов и масштабы
карт. Наконец, в 1964 г. комис-
сия (нынешний президент —
Ж. Марсэ, Франция; вице-пре-
зидент от СССР — А. И. Жа-
мойда под эгидой ЮНЕСКО
сумела развернуть широкую
практическую работу, благода-
ря энергичной деятельности
французских геологов Ж. Шу-
бера и А. Фор-Мюрэ.

В середине 1977 г. вышли
в свет шесть листов (из двад-
цати одного), сброшюрованные
в первый выпуск этого атласа 1.
Они посвящены геологии Се-
верной и Центральной Амери-
ки (два листа), Африке (три
листа) и Тихому океану. Для
изображения осадочных пород
было использовано 60 цветов;
сорока цветами обозначены
различные изверженные и ме-
таморфические породы.

В полное издание атласа
войдут: 15 листов, которые
охватят все континенты Земли
(масштаб 1:10 000 000); 5 ли-
стов, выделенные для менее
подробных карт Атлантиче-
ского, Индийского и Тихого
океанов и для полярных райо-
нов Земли; 1 лист займет об-
щая легенда ко всему атласу.
Размеры листов 70X44 и
42X44 см.

Приспособление иномас-
штабных американских карт
и сведение воедино всех бати-
метрических данных к масшта-
бам и параметрам междуна-
родного атласа выполнено си-
лами Национального геогра-
фического института в Париже.
Общая редакция сложных карт,
отображающих строение дна
Мирового океана, осуществля-
лась в Ламонтской геологиче-
ской обсерватории Колумбий-
ского университета (США) под
руководством Б. Хизена. Основ-
ной вклад в создание конти-
нентальных разделов атласа
внесли Ж. Шубер и А. Фор-
Мюрэ.

Американское геогра-
фическое общество предоста-
вило Международной комиссии
по геологической карте мира
право использовать свой ком-
плект карт (масштаб 1:5 ООО 000)
(ранее они уже послужили
основой для Карты почв мира,
выпущенной ЮНЕСКО и Все-
мирной организацией по про-
довольствию и сельскому хо-
зяйству ООН). При нынешнем

’ Atlas geologique du
monde. 1/10 000 000. Coor-
donnateurs	generaux

G. Choubert, A. Faure-
Muret. UNESCO, P., 1976.

резком росте потребностей в
сведениях о строении дна Ми-
рового океана большую цен-
ность для работы Междуна-
родной комиссии по геологи-
ческой карте мира представ-
ляют батиметрические данные,
безвозмездно переданные в ее
распоряжение Академией
наук СССР.

«Nature and Resources», 1977,
v. XIII, № 2, р. 14—17 (ЮНЕСКО,
Париж).

Г еологи я

Остатки дна океана в
Средней Азии

Изучение стратиграфи-
ческих разрезов нижнепалео-
зойских пород на северных
склонах Алайского и Турке-
станского хребтов (южная
Фергана, Средняя Азия), про-
веденное В. С. Буртманом,
В. Л. Клишевич, Л. Н. Котовой,
С. А. Куренковым, Б. Б. Наза-
ровым, В. П. Чернышук (Геоло-
гический институт АН СССР,
Москва; Ленинградский госу-
дарственный университет;
Южно-Киргизская геологиче-
ская экспедиция, г. Ош), пока-
зало, что отложения ордовик-
ского, силурского и девонско-
го периодов палеозоя представ-
лены породами, типичными
для глубоководных зон океа-
нов. Здесь отлагались радио-
ляриевые кремнистые илы, пе-
реслаивающиеся с лавами под-
водных извержений.

Древний Туркестанский
океан существовал вплоть до
каменноугольного периода.

«Доклады Академии наук СССР»,

1977, т. 237, № 3, с. 668—671.

Охрана природы

Судьба африканского
слона

Международный союз
охраны природы и природных
ресурсов поручил известному
экологу А. Дугласу-Гамильтону
провести оценку численности
африканского слона и ее дина-
мики. В опубликованном отчете
сообщается, что в настоящее

время в Африке насчитывает-
ся не менее 1 млн слонов, но
это отнюдь не гарантирует со-
хранность вида.

Проблема состоит в том,
что слоны все чаще вытесняют-
ся из их обычных мест обитания
в пределы национальных парков
и резерватов, где нередко воз-
никает их крайняя перенаселен-
ность. Положение усугубля-
ется тем, что с повышением на
мировом рынке цен на слоно-
вую кость резко возросло бра-
коньерство. Особенно широкий
размах оно приняло в Уганде,
где, согласно оценке, за четы-
ре последних года численность
слонов уменьшилась в 10 раз.

Точное количество уби-
тых браконьерами слонов уста-
новить невозможно, однако не-
которое представление дают,
например, такие цифры: коли-
чество слоновой кости, законно
вывезенной из всей Восточной
Африки в Гонконг (где сосре-
доточена ее обработка), состав-
ляло в 1974 г. 107 т, однако
полный импорт слоновой кости,,
в Гонконг достиг 461 т — такое
количество кости можно полу-
чить, уничтожая 2500 слонов в
месяц! В результате во верх аф-
риканских странах численность
этих животных резко сокраща-
ется.

Эколог Р. С. Миллер
(Йельский университет, США) с
целью моделирования динами-
ки численности африканских
слонов разработал программу
для ЭВМ, заложив в нее такие
экологические параметры, как
продолжительность жизни
слонов, их способность регули-
ровать численность в зависимо-
сти от состояния среды обита-
ния и др. Однако чрезвычайная
перенаселенность в националь-
ных парках затрудняет оценку
результатов моделирования.
Вместе с тем очевидно, что при
сохранении нынешнего уровня
добычи слоны могут в недале-
ком будущем исчезнуть. Реше-
ние проблемы специалисты ви-
дят в объявлении всей торговли
слоновой кости государствен-
ной монополией и установлении
властями предельного уровня
добычи слонов (с учетом есте-
ственного прироста стада этих
животных).

«Science News», 1977, v. 111,
№ 24, р. 327 (США).
Охрана природы

Зебры в опасности

Группа зоологов, воз-
главляемая Дж. Торнбек (Меж-
дународный союз охраны при-
роды и природных ресурсов) и
Дж. Бартоном (Общество ох-
раны фауны), изучив состояние
популяций зебр на территории
Африки, пришла к выводу, что
существование этих ценных ко-
пытных находится под угрозой.
В результате охоты (как закон-
ной, так и браконьерской) по-
головье всех видов зебр во всех
странах Африки резко падает.
Например, в Кении за период с
1971 г. численность пустынной
зебры упала с 10 тыс. до
1 тыс.; один из подвидов горных
зебр — зебра Хартмана — в
1950 г. насчитывала около
50 тыс. голов, а ныне —
лишь 2 тыс.

Торнбек и Бартон счита-
ют, что ‘ единственным эффек-
тивным средством спасения
этих животных является конт-
роль за выполнением полного
запрета на охоту, а также огра-
ничение международной тор-
говли шкурами зебр и изделия-
ми из них.

«Science News», 1977, v. 112,
№ 7, р. 104 (США).

Охрана природы

Возвращение к жизни
морских птиц

В результате загрязне-
ния Мирового океана нефтью
и нефтепродуктами числен-
ность некоторых видов морских
птиц стала катастрофически
уменьшаться. По данным фран-
цузских орнитологов Ж. Л.
Гранпьера, Ф. Лебуланже и
Ф. Лежа, более всего страдают
различные виды чистиковых, ча-
ек, поганок, гагар, бакланов,
буревестников и др. Эти специ-
алисты разработали комплекс
мер по спасению пострадавших
птиц, который состоит в сле-
дующем.

Прежде всего, на тело
птиц, отловленных в месте ка-

тастрофы, надевают «накидку»
из квадратного куска ткани с
прорезью посредине для голо-
вы — ткань защищает птицу от
переохлаждения и не позволя-
ет ей при попытках очистить
перья заглатывать мазут и дру-
гие токсичные нефтепродукты.
Затем каждую птицу необходи-
мо поместить в отдельный за-
крытый картонный ящик с не-
большими отверстиями для
циркуляции воздуха. Попав в
темноту, она успокаивается, и
ее можно транспортировать.
Перевезя птиц в теплое поме-
щение, их оставляют в темноте
еще на час — два, чтобы они
окончательно согрелись и успо-
коились.

Теперь их необходимо
накормить, но при этом в пище
не должно содержаться жиров.
Дело в том, что в кровь постра-
давших птиц попадают токсич-
ные вещества — углеводороды
и продукты их расщепления, в
результате чего могут нару-
шиться функции почек и раз-
виться тяжелые формы нефри-
та. Поэтому птиц не следует
кормить макрелью, шпротами,
сардинами, содержащими мно-
го жиров; если они не прини-
мают пищу, следует прибегнуть
к искусственному кормлению.

Далее приступают к очи-
стке перьев от мазута. С этой
целью используется ванна, на-
полненная 1—2-процентным ра-
створом детергента в воде с
температурой 40—45° (по на-
блюдениям французских орни-
тологов, наилучшие результаты
дают детергенты, не содержа-
щие энзиматических препара-
тов). Затем птицу моют под
теплым душем. В зависимости
от степени загрязнения проце-
дуру очистки повторяют 2—
3 раза; следы детергента
должны быть тщательно уда-
лены с перьев струей теплой
воды. После этого птиц перено-
сят в сухое помещение с тем-
пературой около 30° для сушки
и затем выпускают в небольшой
закрытый бассейн с морской
водой, где они находятся под
наблюдением специалистов
2—4 недели. Эта стадия, по ут-
верждению исследователей, не-
обходима для восстановления
нормального состояния перьев
пострадавших птиц; если их
сразу выпустить в открытое мо-

ре, процент выживших особей
резко падает.

Такие спасательные ра-
боты французские орнитологи
проводят с 1974 г. Если первые
их попытки возвратить к жизни
пернатых были малоэффектив-
ны (большая часть птиц погиба-
ла вскоре же после отлова), то
сейчас более половины постра-
давших птиц возвращаются в
море в хорошем состоянии.

Очень важно начать ока-
зывать помощь максимально
быстро — не позднее чем че-
рез несколько часов после по-
падания на их тело нефтепро-
дуктов.

«Le courrier de la Nature»,
1977, № 49, p. 117 (Франция).

Ар x еология

Кетросы — поселение
неандертальских
охотников на Днестре

Уже в течение четырех
полевых сезонов наш палео-
литический отряд, входящий в
состав Днестровской ново-
строечной1 экспедиции Ин-
ститута археологии АН УССР,
исследует поселение Кетросы,
существовавшее в эпоху
мустье. Оно находится на пра-
вом берегу Днестра, близ с. Да-
рабаны, Хотинского района,
Черновицкой области.

Раскопки позволили уста-
новить, что более 60 тыс. лет
назад неандертальцы посели-
лись на левом берегу речушки
Кишлянский Яр, почти у впаде-
ния ее в Днестр, в узкой и глу-
бокой долине, которая открыта
ветрам лишь с севера. Поселе-
ние в мустьерскую эпоху рас-
полагалось вдоль водотока на
сравнительно узкой, но ровной
поверхности высокой поймы,
почти непосредственно у кру-
того склона — цоколя высокой
надпойменной террасы; в на-

' Новостроечные экспе-
диции проводятся в райо-
нах новостроек. В данном
случае работы велись в
зоне затопления при
строительстве очередной
ГЭС на Днестре.
стоящее время уровень нижне-
го культурного слоя возвышает-
ся над урезом воды более чем
на 10 м.

В пятиметровой толще
суглинков сохранились следы
неоднократного пребывания
неандертальцев. Наиболее зна-
чительное поселение выявлено
под нижней ископаемой почвой,
на поверхности супеси, соответ-
ствовавшей отложениям древ-
ней поймы. Поселение состояло
из нескольких хозяйственно-бы-
товых комплексов (пока извест-
ны три). Они отделены друг от
друга конусами выноса — гря-
дами из гальки и полуокатан-
ного щебня, сорванных с по-
верхности высокой террасы. Эти
конусы выноса шириной 12—
30 м и высотой до 2 м местами
перекрыты отдельными наход-
ками культурного слоя и ниж-
ней ископаемой почвой, т. е.
они древнее поселения. Тож-
дественность микрострати-
графии комплексов говорит об
их одновременном существо-
вании.

На поселении обнаруже-
но около тысячи обломков кос-
тей мамонта, бизона, лоша-
ди, шерстистого носорога, ги-
гантского оленя, медведя, сур-
ка, слепыша. Преобладают кос-
ти мамонта и бизона.

Наиболее полно нами
изучен хозяйственно-бытовой
комплекс, занимавший площадь
более 200 м2. В центре его со-
средоточены самые крупные
камни и кости мамонта, вклю-
чая два бивня и две нижние че-
люсти. Все они группируются
на 15 м2. За пределами этого
небольшого участка крупных
костей нет совсем. Характерно,
что отсортированные кости
мамонта уложены по северной,
т. е. внешней, стороне запади-
ны, углубленной на 20 см, где
культурный слой более мощ-
ный. Эта западина, имевшая
овальную форму, служила ос-
нованием наземного жилища,
а крупные кости и камни пред-
назначались для более прочно-
го крепления деревянного кар-
каса. Размеры жилища не пре-
вышали 12 м2. В нем выявлены
остатки кострища, найдены
кремневые изделия. За преде-
лами жилой площади группи-
руются места изготовления и
обработки кремневых орудий;
здесь найдены отходы произ-

Скопление бивней — остатки жи-
лища неандертальских охотников
на Днестре. Кетросы, комп-
лекс II.

водства — обломки, отщепы,
ядрища. Поблизости, всего в
10—15 м к западу от жилища,
люди добывали и сырье, кото-
рое в виде кремневых желва-
ков находилось в цоколе высо-
кой террасы.

Второй хозяйственно-бы-
товой комплекс, изучение ко-
торого ведется в настоящее
время, в целом дает ту же
картину, только для жилища
здесь использованы преимуще-
ственно бивни мамонта. Третий
комплекс, находившийся в 25—
30 м к северу от второго, т. е.
ближе к Днестру, к сожалению,
уничтожен карьером. На осно-
вании косвенных данных, вклю-
чая и устную информацию ра-
бочих, здесь также были
сгруппированы кости мамонта
с кострищем в центре.

Вероятно, поселение бы-
ло сезонным и существовало в
холодный период года. Анализ
пыльцы древних растений пока-
зал, что климат в тот период
был холоднее современного.
Вывод о сезонности поселения
подтверждается особенностя-

ми культурного слоя; размер
очага в утепленном жилище и
насыщенность его костным уг-
лем свидетельствуют, что он
функционировал не более двух
месяцев. Скорее всего, это бы-
ло осеннее поселение охотни-
ков на бизонов в период се-
зонных миграций этих живот-
ных.

Раскопки оказались ис-
ключительно успешными и
прежде всего потому, что
удалось совершенно опреде-
ленно установить особую пла-
нировку поселения, где каж-
дый хозяйственно-бытовой
комплекс имел вполне само-
стоятельное значение — факт,
весьма существенный в рас-
шифровке структуры неан-
дертальских общин.

Эти общины отличались
сплоченностью и монолит-
ностью, что подтверждается
строительством жилищ из ог-
ромных костей и бивней мамон-
та, а это немыслимо без взаи-
мопомощи. Поражает единство
планировки поселения, где уч-
тены все особенности местно-
сти, направление ветра, бли-
зость источников сырья. Сей-
час накоплены уже достаточ-
ные свидетельства, что неан-
дертальцы отнюдь не были
звероподобными существами.

Н. К. Анисюткин

Кандидат исторических наук
Начальник палеолитического от-
ряда Днестровской новостроеч-
ной экспедиции.
Итоги XV Междуна-
родного конгресса по
истории науки

С 1 0 по 1 9 августа 1977 г.
в Эдинбурге проходил XV Меж-
дународный конгресс по ис-
тории науки. По предложе-
нию советских ученых был ут-
вержден девиз конгресса:
«Значение научного прогрес-
са для человека. Исторические
перспективы».

Одним из центральных
заседаний, посвященных во-
просам методологии, стал
симпозиум «Внутренняя и
внешняя обусловленность науч-
ных идей», на котором с до-
кладом, подводящим итоги
многолетних исследований, вы-
ступил руководитель совет-
ской делегации С. Р. Мику-
линский. В докладе «Контра-
верза: интернализм — экстер-
нализм — мнимая проблема»
он дал детальный анализ двух
методов исследования прошло-
го, двух подходов к изучению
истории науки.

Согласно интерналист-
ской теории, развитие науки
можно объяснить лишь закона-
ми, действующими внутри са-
мой науки; естествознание и
техника развиваются только в
силу потребностей самого зна-
ния, исходя из самого себя.
Конечно, приверженцы интер-
нализма не отрицают и некото-
рого влияния экономических и
социальных условий на форми-
рование научного знания. В про-
тивоположность интернализ-
му экстерналистская, т. е. внеш-
няя, теория объясняет разви-
тие науки исходя из социально-
экономических условий.

История науки из чисто
описательной становится все
более объясняющей наукой.
Это требует переосмысления и
нового подхода к ее теорети-
ческим основам. Так как, по
мнению С. Р. Микулинского, и
интернализм, и экстернализм
являются ограниченными, од-
носторонними схемами, сей-
час между ними не может быть
выбора. Выход из этой ситуа-
ции — отказ от обоих построе-
ний и разработка альтерна-
тивной теории. Доклад вызвал

большую дискуссию и полеми-
ку, в которой приняли участие
историки науки из социалисти-
ческих, капиталистических и
развивающихся стран.

С большим интересом
был заслушан доклад М. Г. Яро-
шевского (СССР) «Интернацио-
нальное и национальное в раз-
витии научных школ», прочитан-
ный на симпозиуме «Между-
народное сотрудничество и
распространение науки». По
мнению докладчика, внутрен-
няя связь национальной школы
с мировой наукой выражается
двояко. Эта школа не может
возникнуть иначе, как на осно-
ве достижений, внесенных в
общую сокровищницу знаний
исследователями, представ-
ляющими различные нацио-
нальные традиции. Вместе с
тем, представляя своеобразный
синтез этих достижений, она
приобретает тем большую зна-
чимость, чем обширнее и ус-
тойчивее ее влияние на разви-
тие науки за пределами страны,
где она зародилась и культиви-
ровалась.

Методологические про-
блемы развития науки широко
обсуждались на симпозиумах
«Наука и человеческие ценно-
сти», «Проблемы источников в
истории науки», на секциях
«Наука и общество», «Пробле-
мы философии, методологии и
историографии». Эти темы бы-
ли затронуты в докладах С. В.
Шухардина, В. М. Родионова
(СССР) — об изменении роли
коммуникаций в обществе в
условиях современной науч-
но-технической революции,
А. П. Юшкевича, В. А. Волкова,
Ю. X. Копелевич, Б. В. Левши-
на (СССР) — об архивах СССР
на службе истории науки,
Ж. Саломона (Франция) — о
кризисе науки и кризисе об-
щества, А. Текрея (США) — о
научных идеях социальной при-
чинности на примере Америки,
Г. Кребера (ГДР) — «Наука на
распутье — причины и след-
ствия», Я. Фаркаша (Венгрия) —
о некоторых теоретических
проблемах социальных рево-
люций и научном развитии,
Р. Рихты (ЧССР) — об анализе
точек зрения на концепцию ре-
волюции в технике связи, и в
ряде других докладов.

Наряду с перечисленны-
ми заседаниями работали мно-

гочисленные традиционные сек-
ции: по истории науки в антич-
ности и средние века, по исто-
рии математики и механики,
физики и астрономии, химии,
биологии и медицины, геологии
и географии, истории техники.
Состоялись также симпозиумы
по более частным, хотя и весь-
ма важным вопросам: медици-
на и индустриализация, физика
и метафизика в научной рево-
люции, аспекты истории термо-
динамики, отношение между
теориями наследственности и
эволюции, космология после
Ньютона.

Значительно увеличилось
число сообщений о развитии
науки новейшего времени. Выя-
вился интерес к истории науки
не только со стороны профес-
сиональных историков науки,
но и со стороны ученых, разра-
батывающих проблемы совре-
менной науки. Так, на кон-
грессе выступили или опублико-
вали доклады и тезисы А. Ю.
Ишлинский (механика), Б. В.
Гнеденко (математика), И. П.
Герасимов (география) и др.
Это обстоятельство свиде-
тельствует о том, что ученые
все чаще задумываются над во-
просами метода научного мыш-
ления.

Очередной, XVI Между-
народный конгресс по истории
науки состоится в 1981 г. в Ру-
мынии.

А. Т. Григорьян

Доктор физико-
математических наук
Москва
n

РЕЦЕНЗИИ

Математика: искусство надежды

Ю. Л. Шрейдер

Кандидат физико-математических наук

Мос кв$

Я. И. Хургин. ДА, НЕТ ИЛИ МОЖЕТ БЫТЬ...
Рассказы о статистической теории управления и
эксперимента. М., «Наука», 1977, 208 с.

Автор книги — математик, которому
(по его собственному признанию) «в жизни
повезло: пришлось знакомиться с радио-
техникой и физиологией, кибернетикой,
психиатрией, теорией передачи информа-
ции и технологией переработки нефти,

теорией управления и геофизикой». По-
везло и читателю: свой опыт автор сумел
интересно осмыслить как некоторую ло-
гику теоретико-вероятностных рассужде-
ний, которые применяются отнюдь не
только в упомянутых областях.

Сегодня теоретико-вероятностный
подход стал очень эффективным способом
мышления, позволяющим охватить мыс-
ленным взором и выразить в точной и ло-
гически ясной форме многие проблемы,
где исход неоднозначен и непредсказуем.
Теория вероятностей дает недвусмыслен-
ные указания, чего можно ждать от эк-
сперимента, когда число опытов ограни-
ченно, но есть возможность составить ра-
зумный план их организации.

Автор прекрасно описывает логику
выбора из нескольких конкурирующих ги-
потез, основанную на так называемом от-
ношении правдоподобия. Не затемняя из-
ложения подробностями статистических
выкладок, автор показывает, как возникает
критерий максимума правдоподобия и
когда выводы, вытекающие из этого крите-
рия, оказываются логически принудитель-
ными. Важно осознать, что статистические
критерии отнюдь не всегда приводят к
надежным «да» или «нет». Остается еще
неопределенное «может быть». И это
очень важно осознавать тому, кто берется
за статистическую обработку реальной си-
туации.

Книга открывает читателю язык
теоретико-вероятностного описания на
примерах почти тривиальных. Но именно
«почти» — в каждом из примеров есть не-
которая изюминка, заставляющая восхи-
щаться небанальной простотой вероятност-
ного языка. С тонким мастерством автор,
показывает, как при замене некоторых
случайных величин их математическими
ожиданиями возникают неустойчивости,
делающие решение задачи бессмыслен-
ным. И тут же демонстрирует, как эти
трудности обходятся в реальной физиче-
ской задаче, которую автору довелось ре-
шать. (Я думаю, что многим читателям бу-
дет полезен приведенный на с. 86 элемен-
тарнейший пример системы из двух ли-
нейных алгебраических уравнений с не-
устойчивым решением.)

Глава «Искусство надежды» объяс-
няет, как математическая теория прогно-
зирования случайных процессов дает моти-
вированные рекомендации для использо-
вания сведений о прошлом и настоящем,
чтобы знать, на что можно реально на-
деяться в будущем. Очень уместна приве-
денная здесь цитата из В. Леви: «Хорошо
надеяться — это значит надеяться не пе-
реставая. Хорошо надеяться — это значит
хорошо выбирать, на что можно наде-
яться».

Автор подчеркивает, что не всякая
неопределенность имеет вероятностную
природу. Пример с Остапом Бендером,
принимающим решение ехать в Черно-
морск на охоту за подпольным миллионе-
ром,— это случай нестатистического ре-
шения. Скажем сильнее: надежда на чудо
не имеет вероятностных оснований. А без
надежды на то, что близкий человек вер-
нется цел и невредим с войны или что в
жизни встретится настоящая любовь, жить
было бы неизмеримо труднее. Теория ве-
роятностей ко всему этому отношения не
имеет.

Любопытно другое: часто вероят-
ностное описание успешно работает в си-
туациях, которые по своей природе не ве-
роятностны, но могут описываться с точки
зрения одного из возможных наблюдате-
лей как случайные. Например, как часто,
выходя из дому, вы встречаете блонди-
нок? С вашей точки зрения, этот процесс
вполне допустимо рассматривать как слу-
чайный. Парадокс в том, что каждая блон-
динка проходит мимо вашего дома отнюдь
не случайно, а по своим делам.

Сегодня распространена вера в то,
что мир устроен вероятностно и нужно
заботиться лишь о том, чтобы вероятност-
ная модель была корректно сформулиро-
вана. И хотя рецензируемая книга напи-
сана с более трезвых позиций,, она не ста-
вит задачей разрушать эту веру. Правда
здесь состоит, видимо, в том, что пока
нас интересует модель внешнего поведе-
ния системы, статистическое описание, как
правило, удается (хотя и требует большой
культуры от исследователя). Когда же мы
хотим найти математическую структуру,
лежащую в основе явления, инерция ве-
роятностных представлений может и
серьезно мешать. Говоря в науковедче-

ских терминах, вероятностные воззрения
образуют сегодня довольно жесткую па-
радигму, которую исследователь иногда
вынужден преодолевать. Эти вопросы уже
выходят за рамки рецензируемой книги
и, соответственно, рецензии. Заметим все
же, что для преодоления парадигмы не-
обходимо, как минимум, в этой парадигме
хорошо ориентироваться.

Автор умело показывает, как важно
для успеха статистической обработки вы-
брать числовые критерии, и демонстрирует
это, разбирая способы оценки школьных
сочинений или способы определения, ка-
кой из параллельных классов более высо-
корослый. Не остается в тени и неизбеж-
ный произвол в выборе числовых значе-
ний статистических порогов при принятии
решений. В одной из лучших глав под
названием «Риск» описывается, как два
человека выбирают оптимальный способ
летнего отдыха и как оценивается риск
безбилетного проезда на автобусе. Про-
стейший вероятностный анализ ситуации
приводит здесь к так называемому байес-
совскому подходу. И тут же автор отчет-
ливо говорит о недостатках этого подхода:
«есть много реальных ситуаций, где ап-
риорные вероятности не только неизвест-
ны, но и вообще не имеют смысла». Чи-
татель, не знакомый с употребленными
выше важными терминами «байессов-
ский подход» и «априорные вероятности»,
легко уяснит их смысл из указанной главы.

Книга написана языком легким и
свободным: автор беседует, а не поучает.
Хотя, пожалуй, автор слишком категори-
чен, утверждая, что каждый школьник
знает теорию происхождения видов Дар-
вина и что алкогольные напитки любой
крепости, безусловно, вредны.

Автор предупреждает, что вероят-
ностная модель не должна быть излишне
громоздкой. Это верный показатель ее
несоответствия реальной ситуации. Доба-
вим, что в математических моделях очень
важен критерий красоты. Но этот крите-
рий сумеет применить лишь тот, для кого
теоретико-вероятностное описание — не
набор рецептов, а способ представить
связную и осмысленную картину изучае-
мых явлений. Книга Я. И. Хургина откры-
вает читателю искусство создания таких
картин, что и определяет весьма широкий
спектр ее потенциальных читателей.
Возможен ли единый подход к изучению города

П. М. Полян
Москва

П. Мерлен

ГОРОД

Количественные
методы
изучения

Издательство «Професс»

П. Мерлен. ГОРОД. КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ МЕ-
ТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ. Пер. с франц. О. К. Парчев-
ского. Под ред. и с предисл. Ю. В. Медвед-
кова, М., «Прогресс», 1977, 262 с.

В 1975 г. в издательстве «Прогресс»
вышла книга Пьера Мерлена «Новые го-
рода», в которой был — именно в аспекте
новых городов — рассмотрен и обобщен
опыт градостроителей стран Европы и Аме-
рики. Наиболее детально, разумеется, был

разобран французский опыт, ведь сам
П. Мерлен, директор Парижского институ-
та урбанистики, ученый с мировым име-
нем,— не только теоретик, но и практик
градостроительства (к примеру, он один
из авторов новой планировки Парижа).
В 1976 г. П. Мерлен побывал в СССР и
принял самое живое участие в работе
XXIII (Московского) Международного
.географического конгресса и, в частности,
Симпозиума по географии транспорта.

И вот в 1977 г. в том же издатель-
стве «Прогресс» выходит еще одна книга
П. Мерлена: «Город. Количественные ме-
тоды изучения» — изложение цикла лек-
ций, читанного им в Парижском универ-
ситете. С этим педагогическим генезисом,
видимо, связан раскованный, легкий язык
автора, способный вызвать чувство зависти
у многих его коллег. Здесь уместно отме-
тить еще одно частное, но немаловажное
достоинство книги. Хотя она и посвящена
математическим методам, в основном ее
тексте нет математических выкладок. Весь
математический аппарат приведен в сно-
сках. Такое построение делает книгу по-
нятной людям с разным уровнем матема-
тической подготовки.

Отметим оригинальность авторской
установки. «Это небольшая книжка,— пи-
шет П. Мерлен,— претендует подойти к
анализу урбанизированной территории без
оглядки на ту или-иную дисциплину...»
(с. 6). Однако уже в употреблении терми-
на «урбанизированная территория» — на-
мек на несостоятельность этой претензии.
Урбанизация — процесс исключительно
сложный и многогранный, вследствие чего
ею занимаются специалисты самых раз-
личных наук. Синтез здесь более чем за-
труднителен. Но саму постановку проб-
лемы синтеза можно отметить как заслугу
автора.

П. Мерлен отбирает для рассмотре-
ния пять тем, «важных как для понимания
закономерностей освоения городской тер-
ритории, так и для выявления возможных
градостроительных мер, в которых коли-
чественные методы способны сыграть свою
роль» (с. 25). Среди них: 1. Пространст-
венный анализ видов деятельности и функ-
ций городов; 2. Образование цен на зем-
лю; 3. Механизмы развития городов;
4. Представления и модели городского
транспорта и перемещений горожан;
5. Методы исследования городских сетей.
Собственно говоря, это пять достаточно
друг от друга отчлененных градоведче-
ских аспектов. Методы их изучения кон-
кретны, предметно сориентированы и су-
губо индивидуальны. Поэтому как бы автор
ни отрекался от географии, книга его от-
талкивается от урбанизированной террито-
рии и вся пропитана географичностью
подхода.

Сам автор «проговаривается» об
этом на каждом шагу. На с. 12, например,
он высказывает свое отношение к задачам
географии городов, которые, по его мне-
нию, «заключаются в том, чтобы уточнить
типы городов, их морфологию (планиров-
ку и развитие), порождаемый ими образ
жизни, а также связи как с окружающей
средой, так и прилегающими районами».
При этом он проводит привычную для
географа-урбаниста границу между изу-
чением городов в их административных
границах и между сопряженным анализом
тех или иных групп городов. В первом
случае сам город рассматривается как це-
лостная система, а во втором — город
лишь оперативная ячейка, лишь элемент
макросистемы.

В соответствии с таким подходом,
первые четыре темы книги (и первые че-
тыре главы) посвящены имманентному
уровню исследований города, а пятая
(впрочем, частично и четвертая) — макро-
системному уровню. Здесь нет смысла
пересказывать содержание отдельных глав,
отметим лишь, что книга эта — сугубо ме-
тодическая и весьма полезна для советских
читателей, притом не только географов.
В ней содержатся ценнейшие сводки и
классификации математических методов
изучения городов, в разное время разра-
батывавшихся ведущими западными спе-
циалистами. При этом указываются слабые
места моделей, отмечаются как успехи,
так и неудачи при их практической реали-
зации. Особенный интерес представляет
пятая («макросистемная») глава, посвящен-
ная городским сетям. Этот интерес коре-
нится в жизненных чертах и тенденциях
самого урбанизационного процесса, ибо

с некоторых пор уже не отдельные города,
а их агломерации стали основной таксоно-
мической единицей урбанизации и, следо-
вательно, ее географических исследований.

В заключение П. Мерлен кратко ха-
рактеризует возможности , и пределы
применимости количественных методов в
географическом градоведении. Основные
возможности и достоинства этих методов,
по его суждению, состоят в повышенной
эффективности математического языка.,
более точного и однозначного, нежели
обычный словесный язык; в облегчении
некоторых доказательств и в углублении
анализа механизмов взаимодействия раз-
личных факторов; в их операциональности,
в возможности проверки рабочих гипотез;
в возможности точных измерений некото-
рых явлений, доселе определенных лишь
на качественном уровне, в наглядности
многих из результатов; в универсальности
самого математического языка, понятного
представителям всех заинтересованных
дисциплин и др. В то же время автор сам
предупреждает, что математические мо-
дели — конечно, язык и весьма удобный
язык, но все же не более чем язык; он
указывает на опасность слепой погони за
изяществом математических решений, на
возможность нескольких вариантов реше-
ний и искажающую роль случайных фак-
торов, говорит о необходимости концеп-
туальных обобщений, направляемых твор-
ческой интуицией исследователя.

В целом нельзя не отметить исклю-
чительной ценности сделанных П. Мерле-
ном критических сводок обширнейшей и
до сих пор слабоупорядоченной совокуп-
ности методов. Вместе с тем (на это ука-
зывает в своем послесловии и Ю. В. Мед-
ведков), поскольку книга по жанру отнюдь
не хаотический информационный бюлле-
тень, а последовательно построенный цикл
лекций, своего рода систематическая мо-
нография, в ней заметно отсутствие мно-
гих содержательных методов и подходов,
разрабатываемых, в частности, советскими
экономико-географами, а также географа-
ми других социалистических стран.
Путь формирования теоретических знаний

Профессор А. Ф. Зотов

Москва

В.С. Степин

В. С. Степин. СТАНОВЛЕНИЕ НАУЧНОЙ ТЕО-
РИИ. Содержательные аспекты строения и ге-
незиса теоретических знаний физики. Минск,
Изд-во БГУ, 1976, 318 с.

Вместе с развитием научного знания
меняется и характер методологических
проблем, которые в ту или иную эпоху
представл ялись наиболее важными для
науки. Так, в конце XIX и начале XX в.
в центре внимания были поиски «бесспор-
ных оснований» знания. В первые десяти-

летия нашего века предметом методоло-
гического анализа становится прежде все-
го структура научного знания. В последние
же десятилетия, в условиях научно-техни-
ческой революции, произошло новое из-
менение методологических акцентов: пер-
востепенное значение приобрела проблема
рождения нового знания, генерации пер-
спективных идей, или, иначе, проблема
роста и развития науки.

Книга В. С. Степина — своеобразное
резюме многочисленных исследований в
этой области, проведенных за последние
десять лет в нашей стране. На фоне публи-
каций советских и зарубежных авторов,
предлагающих различные модели развития
науки, книга В. С. Степина выделяется,
прежде всего, полнотой представленной
картины. Здесь разобраны все сколько-ни-
будь существенные элементы теоретиче-
ского знания: его эмпирический базис,
фундаментальные понятия, идеальные
объекты, теоретические модели, матема-
тический формализм, методологические
предпосылки и, наконец, научная картина
мира. Все эти элементы рассмотрены в
связях и взаимных влияниях друг на дру-
га, что позволило раскрыть «тонкую струк-
туру», внутреннюю организацию научного
знания.

Детальный анализ структуры теории
послужил автору предпосылкой для раз-
мышления о путях и механизмах форми-
рования нового знания. Все гипотезы об
этих механизмах проверяются им на ма-
териале истории науки. Развиваемая авто-
ром концепция генезиса теории сплавлена
с конкретным материалом истории науки
и представлена в виде нескольких истори-
ко-научных реконструкций, в которых пу-
тем анализа оригинальных работ классиков
науки раскрывается логика становления
нового теоретического знания. В связи с
этим рецензируемая книга может быть
расценена одновременно и как логико-ме-
тодологическое и как историко-научное
исследование. Читатель найдет в ней не-
мало интересных фактов, касающихся
истории физических знаний.

Анализируя работы М. Фарадея и
Ш. Кулона, автор показывает, что первые
модели электростатического взаимодейст-
вия зарядов и электромагнитной индукции
создавались не путем схематизации соот-
ветствующих экспериментов, а строились
методом, трансляции, т. е. переноса уже
созданных абстрактных объектов (таких
как силовая линия, точечный заряд и т. п.)
в новую сеть отношений. Эти абстрактные
объекты играли роль элементов, из кото-
рых создавались гипотетические модели.
После обоснования опытом оказывалось,
что модели выражают сущность исследуе-
мых явлений. На основании таких моде-
лей формулировались законы соответст-
вующей предметной области.

Описанный путь построения теорети-
ческих знаний преобладает в развитых
формах научного исследования. Особенно
отчетливо он проявляется тогда, когда
абстрактные объекты и структура, в кото-
рую погружаются эти объекты, трансли-
руются из достаточно далеко отстоящих
друг от друга областей знания. В качестве
примера в книге разбирается ситуация по-
строения планетарной модели атома. Пер-
вые гипотезы о планетарном строении
атома (модель Нагаока, 1905 г.) возникли
задолго до опытов с альфа-частицами, в
которых было обнаружено существование
атомного ядра. Это позволяет проследить
формирование гипотетических моделей в
относительно чистом виде.

Детально анализируя операции по-
строения теоретических моделей, автор
выделяет следующие моменты их форми-
рования. Прежде всего, это выбор исход-
ных абстрактных объектов и соответствую-
щих отношений, с которыми должны быть
связаны эти объекты. Выбор этот сущест-
венно зависит от принятой ученым карти-
ны мира, а также от его идеалов познания,
или, иначе говоря, от принципов, которые
составляют ядро исследовательской про-
граммы и регулируют процесс, построения
гипотетических моделей.

Следующий важный момент форми-
рования теоретических знаний относится к
обоснованию гипотез. Для такого обосно-
вания необходим операциональный конт-
роль за новыми признаками абстрактных
объектов. Эти признаки вводятся в каче-
стве идеализаций, опирающихся на тот
новый опыт, которому должна соответст-
вовать модель. Автор называет эту опера-
цию конструктивным обоснованием теоре-

тической модели. В процессе такого обо-
снования гипотетическая модель пере-
страивается, пока не предстанет в качестве
выражения существенных особенностей
нового опыта. В книге показано, в частно-
сти, что обнаружение и элиминация не-
конструктивных элементов была лейтмоти-
вом развития представлений о строении
атома, начиная от первых классических
моделей и кончая квантовомеханическими
представлениями.

Познавательный цикл, обеспечиваю-
щий рождение нового знания, заключает-
ся в движении исследования от обоснован-
ных опытом картины мира и идеалов по-
знания к гипотетическим моделям, кото-
рые затем адаптируются к новому эмпи-
рическому материалу, на объяснение ко-
торого они претендуют, а затем вновь
сопоставляются с картиной мира и идеала-
ми познания. Развитие знания осуществля-
ется путем повторений этого цикла.

В книге прослеживается история ста-
новления классической и квантовой элект-
родинамики. Автор подробно исследовал
формирование понятия электромагнитно-
го поля в процессе построения максвел-
ловской электродинамики и развитие
представлений о квантованных полях в со-
временной физике. В процессе исследова-
ния выявляется не только логика развития
физической теории, но и обнаруживается
ряд новых фактов в истории физики. Так,
принято считать, что Дж. Максвелл получил
уравнение с током смещения, используя
идеи симметрии. В книге показано, что
Максвелл получил уравнения поля, в том
числе и уравнение с током смещения,
опираясь на последовательный синтез ра-
нее созданных теоретических моделей
(Ш. Кулона, М. Фарадея, А. Ампера,
Ж. Био—Ф. Савара и др.). Теоретическая
модель, полученная на заключительной
стадии этого синтеза, вводила такую ин-
терпретацию связанных с ней выражений
для законов электромагнетизма (уравне-
ний Максвелла), из которой автоматически
следовала эквивалентность тока смещения
току проводимости.

Методологически интересна и та
часть исследования В. С. Степина, в кото-
рой раскрывается логика исторического
развития квантовой электродинамики. Ав-
тор показывает, что построение современ-
ных физических теорий методом матема-
тической гипотезы порождает ряд особен-
ностей эмпирического обоснования урав-
нений. В процессе построения математи-
ческой гипотезы вместе с уравнениями
всегда вводится гипотетическая модель,
которая претендует на интерпретацию
уравнений. Однако в такой модели, как
правило, содержатся неконструктивные
элементы, рано или поздно порождающие
парадоксы в теории. В этом аспекте
В. С. Степин анализирует обнаруженные
Л. Д. Ландау и Р. Пайерлсом парадоксы
неизмеримости квантованных полей в точ-
ке и затем раскрывает логику процедур
Н. Бора — Л. Розенфельда, приведших к
адекватной интерпретации созданного ма-
тематического аппарата квантовой элект-
родинамики. Как показано в книге, про-
цедуры Бора — Розенфельда были направ-
лены на построение такой интерпретацион-
ной модели, в которую все основные
элементы были введены конструктивно.
В свою очередь, решение этой задачи
привело к развитию концептуальной струк-
туры квантовой электродинамики. Было
уточнено содержание ее основных поня-
тий, и в частности понятие физического
вакуума, что обеспечило дальнейшее
развитие теории. Автор высказывает инте-
ресную мысль о тесной связи между бо-
ровской интерпретацией квантовой элект-
родинамики и идеей перенормировок.

Такова, в самых общих чертах, об-
ласть проблем рецензируемой книги. Ре-

цензент солидарен с большинством ее по-
ложений, хотя отдельные моменты и вы-
зывают некоторое сомнение. Прежде все-
го то, что автор относит максвелловскую
электродинамику к разряду физических
теорий «классического» типа. Представля-
ется, что, стремясь «навести мосты» меж-
ду классическим и неклассическим мыш-
лением в науке, автор, сам того не желая,
обошел проблему гносеологической рево-
люции в физике, провозвестником кото-
рой был Максвелл, революции, связанной
с разрушением созерцательной модели
познания и созерцательного представле-
ния об истинности теории.

Подводя итоги, можно сказать сле-
дующее: методологическая платформа
автора позволила ему показать процесс
революционных преобразований в науке
в органическом единстве с преемствен-
ностью в истории знания, т. е. преодо-
леть тот своеобразный «духовный изоля-
ционизм», который свойствен моделям
развития науки у наиболее видных пред-
ставителей зарубежной методологии.
Книга В. С. Степина — без сомнения, важ-
ное явление в советской литературе по
философским вопросам естествознания,
истории и методологии науки.

НОВЫЕ КНИГИ

Биология

А. И. Опарин. МАТЕРИЯ —
— ЖИЗНЬ ИНТЕЛЛЕКТ. М.,
«Наука», 1977, 207 с., ц. 90 к.

Основным содержа-
нием книги выдающегося
биохимика, создателя все-
мирно известной теории воз-
никновения жизни на Земле,
является изложение доволь-
но обширного фактического
материала из области астро-
номии, физики, геологии, хи-
мии и биологии, который до
известной степени позволяет
нам представить себе воз-
можные пути эволюции угле-
родистых соединений, при-

ведшие когда-то к возникно-
вению первичных организмов.
Возникновение их рассмат-
ривается как событие зако^
номерное, обязательное, как
неотъемлемая часть обще-
го развития Вселенной. Осо-
бый интерес представляют
разделы: «Модельные опы-
ты по эволюции органических
веществ», «Возникновение
фазовообособленных откры-
тых систем» и «Эволюция
пробионтов на пути к возник-
новению первичных орга-
низмов».

В «Заключении» автор
кратко излагает схему собы-
тий, происходивших когда-
то на примитивной Земле.

Математика

, Н. А. Криницкий. АЛГОРИТМЫ

ВОКРУГ НАС. М., «Наука»,
сер. «Проблемы науки и тех-
нического прогресса», 1977,
224 с., ц. 80 к.

Книга посвящена ак-
туальному разделу современ-
ной математики — теории
алгоритмов и ее приложе-
ниям в области вычислитель-
ной техники и автоматиза-
ции процессов управления.
Автор начинает с определе-
ния понятия « алгоритм», по-
казывает связь между алго-
ритмами и реальными про-
цессами, а затем приводит
конкретные примеры приме-
нения алгоритмов.

Книга может оказаться
полезной для специалистов, но
в то же время популярная
форма изложения дает воз-
можность всем остальным
читателям познакомиться с
интереснейшей	областью

прикладной математики.

X имия

Ю. Тельдеши. «ДЕТЕКТИВЫ»
АТОМНОГО ВЕКА. Пер. со
словац. М., Атомиздат, 1977,
231 с., ц. 75 к.

Детективы прошлого
не могли мечтать о тех фан-
тастических возможностях,
которые предоставляет ядер-
ная аналитическая химия.
С ее помощью установлена
причина смерти Наполео-
на, доказана подлинность
картины Поля Гогена «Таи-
тянка» и разоблачены под-
делки под старину во мно-
гих музеях и картинных га-
лереях мира. Эти примеры,
щедро рассыпанные в кни-
ге, придают ей характер не-
принужденного разговора
с читателем. «Книга, кото-
рую вы держите в руках,—
пишет ее автор, профессор
Словацкого политехническо-
го института в Братиславе,—
не развлекательный роман,
не научная работа и даже не
руководство. Это рассказы
об определении различных
радиоактивных и нерадио-
активных элементов и сое-
динений, входящих в состав
планеты, воздуха, живых ор-
ганизмов, с использованием
радиоактивных нуклидов и
ионизирующего излучения.
Это рассказы о методах, при-
обретающих все большее
значение при анализе полу-
проводников,	минералов,

пластмасс, силикатных, реак-
торных и биологических ма-
териалов, метеоритов, архео-
логических находок и т.п.
Эта книга об использовании
ядерных аналитических мето-
дов, помогающих в решении
самых различных проблем
современной химии, физики,
геологии, энергетики, меди-
цины, криминалистики, архео-

логии и других научных дис-
циплин» .

Книга выходила в свет
на словацком, чешском, вен-
герском и польском языках.
Для советского читателя ав-
тор специально переработал
ее, дополнив новыми сведе-
ниями и иллюстрациями.

Биология

М. Иди. НЕДОСТАЮЩЕЕ
ЗВЕНО. Пер. с англ. И. Гуро-
вой. Ред. и предисл. Ю. Г. Рыч-
кова. М., «Мир», сер. «Возник-
новение человека», 1977,
159 с., ц. 2 р. 60 к.

Это вторая книга из
серии «Возникновение чело-
века». Она принадлежит перу
американского журналиста
М. Иди, который долго путе-
шествовал по Восточной Аф-
рике — авансцене современ-
ных поисков «недостающе-
го звена» в эволюции чело-
века.

Герои книги — австра-
лопитеки. По мнению неко-
торых антропологов, они бы-
ли непосредственными пред-
шественниками	человека.

Используя данные раскопок,
а также наблюдения за пове-
дением современных прима-
тов, автор пытается рекон-
струировать не только внеш-
ний облик австралопитеков,
но и образ их жизни и взаимо-
отношения в группах.

Отмечая своеобразие
этой книги, ее редактор
Ю. Г. Рычков пишет: «Прибе-
гая к журналистскому прие-
му, автор построил свое изло-
жение как детектив. Но сама
книга отнюдь не такова, и
мировой авторитет стоящих
за ней ученых — лучшая тому
гарантия».

Биология

Т. И. Алексеева. ГЕОГРАФИ-

ЧЕСКАЯ СРЕДА И БИОЛОГИЯ
ЧЕЛОВЕКА. М., «Мысль»,
1977, 302 с., ц. 1 р. 40 к.

Книга Т. И. Алексее-
вой — итог ее многолетней

работы над актуальнейшей
проблемой современности —
взаимоотношением человека
и окружающей его природ-
ной среды. На основании антро-
пологических данных, иссле-
дований по биохимии и физио-
логии автор рассматривает
морфофизиологические осо-
бенности человека в зависимо-
сти от среды обитания и рекон-
струирует динамику этой зави-
симости в процессе истории.

Значение моногра-
фии — не только в попытке
теоретически обобщить боль-
шой по объему материал, но
и в том, что она привязана
к задачам практики: к реше-
нию вопросов демографи-
ческого прогнозирования,
освоения человеком новых
территорий и многих Дру-
гих. Биологам, этнографам,
социологам, которым адре-
сована эта книга, может ока-
заться полезным составлен-
ный автором обширный спи-
сок литературы.

Г еография

НОВЫЕ ИДЕИ В ГЕОГРАФИИ.
Вып. 3. Экология и экономи-
ка. М., «Прогресс», 1977,
316 с., ц. 1 р. 50 к.

Сборник составлен из
работ, отражающих тенден-
ции соединения экономи-
ческого и экологического
подхода к вопросам взаимо-
действия общества и приро-
ды. В статьях известных за-
падных ученых (К. Боулдин-
га, Б. Коммонера, Э. Мишэ-
на, В. Каппа, У. Беккермана,
В. Леонтьева, Ч. Росса) со-
держатся критические заме-
чания в адрес современной
экономической	практики,

являющейся определенным
отражением основных проти-
воречий капиталистического
природопользования.

Авторы из стран социа-
лизма (Б. Прандецка, В. Во-
рачек, К. Лешчинский, Г. Мот-
тек, Г. Майер и Г. Роос,
К. Кучбаух) раскрывают ос-
новные особенности проблемы
охраны окружающей среды
в социалистическом обще-
стве.

В целом сборник дает
разностороннее представле-
ние о состоянии и наиболее
важных направлениях эко-
лого-экономических иссле-
дований.

Г еография

М. Митчелл. ЭЛЬ-КАНО. ПЕР-
ВЫЙ КРУГОСВЕТНЫЙ МОРЕ-
ПЛАВАТЕЛЬ. Пер. с англ.
И. Г. Гуровой. Науч, ред.,
послесл. и примеч. Я. М.
Света. М., «Мысль», сер. «Пу-
тешествия. Приключения. По-
иск», 1977, 191 с., ц. 50 к.

Книга посвящена сорат-
нику Магеллана Хуану-Себа-
стьяну Эль-Кано, который после
гибели Магеллана на Филип-
пинских островах привел ко-
рабль «Виктория» (одно из пя-
ти судов экспедиции) в Испа-
нию, завершив первое в исто-
рии кругосветное путешествие.
Автор подробно описывает обе
экспедиции Эль-Кано — круго-
светное плавание и поход в Ти-
хий океан. Книга перерастает
рамки биографического очер-
ка, это повесть о кульмина-
ционном этапе знаменитых
географических открытий
XVI в. Создавая свою книгу,
английская писательница Мей-
рин Митчелл тщательно изу-
чила архивные материалы и
другие источники об Эль-Кано,
объездила и исходила всю
Страну Басков, родину море-
плавателя.

И в нашей и в зарубеж-
ной историко-географической
литературе деятельность Эль-
Кано не получила должного
отражения; книга М. Митчелл
восполняет этот пробел.

Г еография

А. И. Львович. ЗАЩИТА ВОД
ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ. Под ред.

М. М. Телитченко. Л., Гидро-
метеоиздат, 1977, 168 с.,
ц. 1 р. 86 к.

С именем советского
ученого А. И. Львовича (1900—
1973) связан целый ряд мер
по очистке от загрязнений
городов Ленинграда и Мо-
сквы. Его перу принадле-

жит 60 работ по практиче-
ским вопросам поддержания
городов в чистоте и охране
водных ресурсов. В данной
монографии А. И. Львович
отмечает	необходимость

комплексного подхода к
охране водных ресурсов и
подчеркивает, что она дол-
жна осуществляться в про-
цессе их рационального
использования. Это и стро-
го нормированное потребле-
ние воды, вплоть до перевода
ряда производств на без-
водную технологию, и зам-
кнутый оборот воды, и ути-
лизация веществ, загрязня-
ющих воду. Особое место
автор отводит почвенным
методам обезвреживания
сточных вод. Он предлага-
ет повторно использовать
их для орошения, показы-
вает санитарный, агрономи-
чески^ и экономический эф-
фект использования сточ-
ных вод в сельском хозяй-
стве.

В книге говорится так-
же о загрязнении дожде-
вых и снеговых вод, стекаю-
щих с территории городов
(а иногда и с сельскохозяй-
ственных угодий), и о ме-
рах борьбы с этим явлением.

Геогра фия

Я. Ф. Антош ко, А. И. Соловьев.
У ИСТОКОВ ЯКСАРТА (К 150-ле-
тию со дня рождения П. П. Се-
менова-Тян-Шанского). М.,
«Мысль», сер. «Замечательные
географы и путешественники»,
1977, 128 с., ц. 50 к.

Петр Петрович Семенов-
Тян-Шанский (1827—1914) — из-
вестный русский ученый и пу-
тешественник — первым из ев-
ропейских географов побывал
в горах Тянь-Шаня, дал картину
их орографического и геоло-
гического строения, открыл
район современного горного
оледенения, установил законо-
мерности в растительном по-
крове. В книге, посвященной
жизни и деятельности П. П. Се-
менова-Тян-Шанского, авторы
рассказывают о значении его
вклада в географию, геологию,
ботанику, зоологию. Много

внимания уделено государст-
венной и общественной дея-
тельности П. П. Семенова-Тян-
Шанского, стоявшего на протя-
жении 30 лет во главе русской
статистики, более 40 лет быв-
шего вице-президентом и фак-
тическим руководителем Рус-
ского географического обще-
ства. На этих постах он содей-
ствовал объединению научных
сил и организации экспедиций
в России и за ее рубежами. Его
именем названы десятки гео-
графических, ботанических,
зоологических объектов. В кон-
це книги дается перечень тру-
дов П. П. Семенова-Тян-Шан-
ского и литература о нем.

История науки

В. М. Пасецкий. МИХАИЛ
ФРАНЦЕВИЧ РЕЙНЕКЕ. М.,
«Наука», Науч.-биогр. сер.,
1978, 151 с., ц.50 к.

Это первая книга о жизни
и деятельности замечательного
исследователя морей России,
члена-корреспондента Петер-
бургской Академии наук М. Ф.
Рейнеке (1801 —1859). Автор
воссоздает картину развития
науки в России дореформенно-
го периода, показывает людей,
с которыми дружил и сотрудни-
чал Рейнеке. Среди них мы
встречаем К. М. Бэра, Ф. П.
Врангеля, Ф. П. Литке, Ф. Ф.
Матюшина, П. С. Нахимова, де-
кабристов Н. А. и М. А. Бес-
тужевых. Читатели познакомят-
ся с трудами Рейнеке, которому
не было равных среди «описа-
телей Земли и моря» того вре-
мени. Им создано более шести-
десяти работ — по географии,
климатологии, океанографии,
статистике, земному магнетиз-
му, гравитации, истории поляр-
ных исследований. Но особое
место среди них занимают
двухтомное «Гидрографиче-
ское описание Северного бере-
га России» и «Атлас Белого мо-
ря», непреходящее, значение
которых отмечали К. М. Бэр
и В. Я. Струве.
! В КОНЦЕ НОМЕРА

Гусь в Древней Индии

Н. А. Мальцева
Москва

Со времен Калидасы
одним из излюбленных моти-
вов индийских поэтов являет-
ся образ гуся, называемого в
литературе хамсой (hamsa).

Гуси, которые живут
только парами и остаются неиз-
менно привязанными друг к
другу, стали символами пре-
данности, любви и дружбы не
только в Индии, но и во многих
других странах. В Японии гуся
посылают невесте в знак пред-
стоящего прочного союза.
В китайской живописи пара ман-
дариновых уточек символизи-
рует супружескую верность, а
в классическую китайскую поэ-
зию прочно вошел мотив «не-
разлучной четы лебедей».

В европейской мифо-
поэтической традиции гусь
появляется эпизодически и,
как правило, не несет особой
семантической нагрузки. В Ев-
ропе, пожалуй, гуси снискали
себе исключительную славу
лишь один раз — в курьезной
роли «спасителей Капитолия».

В Индии гусь считается
птицей благородного, королев-
ского происхождения и, хотя
не является священным живот-
ным, подобно змее или обезь-
яне, но почитается как вопло-
щение божественной чистоты,
красоты и совершенства. Не-
редко боги, которые могут
принимать облик гусей, на-
граждаются эпитетами, соот-
ветствующими характеру и
образу жизни этих водоплаваю-
щих.

Основные виды диких
гусей, встречающиеся в Ин-
дии: гусь серый, или речной
(Anser anser), индийский гусь
(Anser indicus) и различные
виды гуменников. Орнитологи
отмечают и некоторые редкие
их образцы, например, китай-

Фрагмент декоративной росписи
с гусями пещерного храма Ад-
жанты (V—VI вв.).

ского (Cygnopsis <;ygnoides),
краснозобую казарку (Branta
ruficol I is), а также чрезвычай-
но редко появляющегося в
Центральной Азии белого гуся
(Chen hyperboreus)1. Послед-
ний получил за свое прекрасное
белоснежное оперение эпитет
«королевский» (rajahamsa).
Стоит отметить, что так же на-
зывали и близких родственни-
ков белых гусей — лебедей,
которые гнездились в север-
ных районах Индии, главным
образом в Пенджабе. Поэтому

'Oates Е. W. А та-
nuel of the game birds
of India, p. II. Bombay,
1899, p. 38—60.

многие исследователи индий-
ской литературы переводят
слово «hamsa» как «лебедь»,
который в образной системе
европейского искусства ассо-
циируется с прекрасным. Одна-
ко правильный перевод этого
слова именно гусь, каким бы
тривиальным этот перевод ни
казался европейцу, для кото-
рого гусь — что-то низкое,
обыденное. Лебедь — деле
другое... Но мы — не они, по-
этому иную культуру мы долж-
ны воспринимать в ее собст-
венных ПОНЯТИЯХ2

2 На правильное значение
этого слова — Именно
«гусь», а не «лебедь» или
«фламинго» — впервые
указал Дж. Фогель в своей
монографии «Гусь в ин-
дийской литературе и ис-
кусстве» (V о q е I J. Ph.
The goose in indian lit-
terature and art. Leiden,
1962).
Иллюстрация к Хамсе-джатаке.
Фрагмент' росписи храма Ад-
жанты.

Чаще всего поэты и ху-
дожники Древней Индии отда-
вали свои симпатии обычному
гусю в серо-коричневом или
белом оперении, с черными
полосами на спине, белым хво-
стом и голубовато-серым пуш-
ком, покрывающим брюшко,—
гусю, который часть своей жиз-
ни проводит на суше, передви-
гается по ней с большей сво-
бодой и грацией, чем все
другие птицы этого отряда.
Видимо, поэтому походку
индийской женщины, чтобы
подчеркнуть ее красоту, изя-
щество и достоинство, часто
сравнивают с его поступью.
А звонкое гоготанье гусей,
когда они легко и красиво ле-
тят, выстроившись правиль-
ным клином, напоминает ин-
дийским поэтам звон коло-
кольчиков женских браслетов.

Бренчаньем ножных брасле-
тов и легких запястий
У царских гусей крадущие
нежный гогот,
Красавицы юные взглядом
испуганной лани
Какое сердце в плен
не возьмут, скажите?3

Тесная связь этих птиц
с водой, которая с древнейших
времен являлась символом
плодородия и процветания,
порождала в народе представ-
ления о необыкновенных свой-
ствах этой птицы. Существова-
ла, например, вера в чудесную
способность хамсы отделять
чистое молоко от смеси его
с водой. «Атхарваведа» —
сборник молитв и заклина-
ний — приписывала гусям зна-
ние лечебных трав и противо-
поставляла их всем другим
существам как единственно
свободных от могущества
темных и злых сил.

Герой некоторых индий-
ских сказок и джатак4, гусь
становится носителем высоких
этических норм. Физическая
красота хамсы не только соот-
ветствовала нравственному об-
лику героя, но являлась скорее
следствием духовной красоты

3 Индийская лирика II —
X веков. Пер. Ю. Алихано-
вой. М„ 1978, с. 132.

4 Джатаки — рассказы, ис-
тории, повествующие о
предыдущих воплощениях
Будды.
и совершенства. «Их дивные
тела как будто бы из золота
отлиты; их речь членораздель-
на и понятна, и добродетелью
порождены их праведная жизнь
и мудрое правленье; кто же
они такие — по внешности
ведь только гуси!»5 — так ха-
рактеризует образы главных
героев автор Хамса-джатаки,
рассказывающий о доброде-
тельном вожаке стаи гусей и
его преданном друге Сумукхе,
которыми были в одном из
прошлых рождений6 Будда и
его ученик Ананда.

В легендарном жизне-
описании Будды гуси появляют-
ся в момент, предшествующий
Просветлению. Прежде чем
погрузиться в медитацию под
деревом Бодхи, бодхисаттва7
искупался в реке Найраджана.
В это время над ним пролетела
стая гусей, приветствуя кри-
ками будущего Будду.

Изображения гусей мож-
но найти во многих живопис-
ных композициях, украшаю-
щих храмы Аджанты, несущих
своеобразную символику,
раскрытие смысла которой
требует обращения к истокам
философских концепций хам-
сы в религиозных учениях

5 А р ь я Шура. Гирлянда
джатак. М., 1962, с. 191 —
208 (в тексте «лебеди»).

6 Согласно индийской фи-
лософии, каждый человек
вращается в вечном коле.-
се рождений и может по-
явиться на земле в самых
разнообразных формах
животного и растительного
мира. Но любое рождение
расценивалось как след-
ствие зла, совершенного в
прежней жизни, как стра-
дание. Поэтому задачей
было вырваться из этого
круга бесконечных вопло-
щений и «перестать быть,
быть не переставая» —
достичь нирваны. По буд-
дийской традиции, первым
человеком, вышедшим из
этого колеса, был принц
Гаутама, прозванный Буд-
дой — Просветленным, ко-
торый прежде, чем достичь
этого состояния, пережил
550 рождений.

7 Бодхисаттвой называют

Будду Гаутаму в предыду-
щих рождениях и в по-

следней жизни до момен-
та Просветления.

Гуси на цветах лотоса. Рельеф-
ный медальон с ограды ступы в
Бхархуте (II—I вв. до н. э.).
Фигурки гусей изображаются
стоящими на цветах или бутонах
лотоса. Изящно изогнув шеи,
гуси словно скрепляют перепле-
тающиеся ветви лотосовых стеб-
лей.

Рельефный медальон с ограды
ступы в Бхархуте (II в. до н. э.|.
Два гуся изображены в верхней
части медальона сидящими на
одном из цветков лотоса. Лото-
совые стебли, листья, цветы и
бутоны заполняют все простран-
ство рельефа, наглядно воплощая
представление о пространст-
венности лотоса, который в древ-
неиндийских моделях мира
обычно эквивалентен мировому
дереву. А два гуся на лотосе ас-
социируются с двумя птицами, си-
дящими на вершине мирового де-
рева и олицетворяющими «зна-
ние» и «неведение».

Древней Индии, в которых в
понятие хамсы вкладывалось
не представление о реальном
существе, а о некоей духовной
субстанции.

Так, в священных тек-
стах — упанишадах хамса упо-
минается в ряду различных
космических и индивидуаль-
ных феноменов, отождествля-
емых с высшим началом —
Атманом8. Странствующий
«в великом колесе Брахмана»,
он олицетворяет индивидуаль-
ную душу, дживатман. По-
скольку философская модель
мира в этих текстах строится
на принципе тождества Атма-
на и Брахмана, субъективного
и объективного, то только
осознание этого тождества,
воплощенного в хамсе, дает
высшую мудрость и освобож-
дение, выход из колеса пере-
рождений.

Возможность освобож-
дения от мирских тенет в буд-
дийских сентенциях «Дхамма-
пады» связывается с приняти-
ем архатства — отшельниче-
ства:	«Мудрые удаляются;

дома нет для них наслаждения.
Подобно гусям, оставившим
свой пруд, покидают они свои
жилища»9.	Поэтическое

сравнение гуся с мудрецом-
отшельником наиболее образ-
но выражает одну из основных
концепций буддизма. Вода,
на поверхности которой плава-
ет гусь, не погружаясь в нее,
уподобляется суетному миру
людей. Отрываясь от водной
глади, он взлетает в воздух и,
подобно отрекшемуся от мир-
ской жизни бездомному стран-
нику, путешествует между
земной и божественной сфе-
рами, не связанный с ними,
свободный в обеих. Полет гуся
символизирует устремленность
архата к высшему бытию.

Образ одинокого гуся,
олицетворяющего возвышен-
ное уединение поэта-отшель-
ника или философа, присут-
ствует и в китайской класси-

8	Упанишады. Пер. А. Я.
Сыркина. М., 1967; Маитри
упанишада, VI, 8; Швета-
шватаоа упанишада, I, 6;
VI, 15.

9	Дхаллллапада. Пер. В. Н.
Топорова. М., 1960; VII,
91 (в тексте «лебеди»).
Пятиликий Брахма на гусе. Про-
рисовка с позднесредневековой
миниатюры Южной Индии.

ческой поэзии, насыщенной
буддийскими реминисценция-
ми. Сходные поэтические ас-
социации дает и древнеегипет-
ская любовная лирика: «полет
гуся — свобода души», «пой-
манный гусь — любовное от-
чаяние».

Дикий гусь кричит
Жалобно в силках.

Бьюсь в плену любовном,
•Словно в западне10.

Нередко изображение
гуся в произведениях искусст-
ва Древней Индии дается в
сочетании с лотосом11. Для
анализа подобных изображе-

ний недостаточно указать
только на образ жизни дикого
гуся, обитающего в прудах
заросших этими цветами, и пи-
тающегося лотосовыми листь-
ями и стеблями. Необходимо
отметить тесную связь хамсы
с лотосовым символизмом,
один из аспектов которого
раскрывается в индийской по-
этической метафоре. Растущий
в грязных, заболоченных пру-
дах, лотос остается безупреч-
но чистым; листья его, лежа-
щие на поверхности воды, не
намокают от нее. Точно также
мудрец, живущий в мире, да-
лек от мирской суеты и грязи.
Цветок лотоса, подобно хамсе,
олицетворяет чистоту Будды,
незамутненность его сознания
и просветленность духа, сво-
бодного от земных уз.

В индуистской иконо-

графин гусь известен и как
вахана — ездовое животное
бога Брахмы и его супруги
Сарасвати — богини мудрости
и красноречия. В ведийскую
эпоху она считалась олицет-
зорением священной реки Са-
расвати и почиталась ариями
как речная богиня.

Покровителем хамсы яв-
ляется также Варуна, одно из
верховных божеств древнеин-
дийского пантеона, держатель
универсального мирового за-
кона. В эпической мифологии
Варуна утрачивает свои гла-
венствующие позиции и ста-
новится из вседержителя
лишь одним из «хранителей
мира», богом морей и океа-
нов. «Рамаяна» рассказывает
о том, как во время жертвопри-
ношения, совершаемого царем
Маруттой, присутствующие при
этом божества изменили свой
облик, испугавшись приближе-
ния грозной армии демона
Раваны. Индра превратился в
павлина, Яма — в ворону, Ку-
бера — в ящерицу, а Вару-
на — в гуся. Когда же Равана
удалился, боги отблагодарили
тех животных, облик которых
они приняли, спасаясь от де-
монов. Варуна наградил гуся
красотой и белизной морской
пены.

Таким образом, эсте-
тика хамсы — такой домашней
и прозаичной для нас птицы —
получила широкую разработку
в литературе и искусстве
Древней Индии, вскрывая глу-
бины ее философии и очерчи-
вая ее отрывность, инакость,
возвышенность над человече-
ской природой, тесно связан-
ной с землей и ее грубозримы-
ми радостями и страданиями.

10 Поэзия и проза Древ-
него Востока. Пер. А. Ах-
матовой и В. Потаповой.
М., 1973, с. 77.

О символике

см.:	«Природа»,

№ 4, с. 157.

лото са
1977,

Художник П. Г. АБЕЛИН
Художественные редакторы:
Л. М. БОЯРСКАЯ, Д. И. СКЛЯР

Корректоры:

Т. М. АФОНИНА, Т. Д. МИРЛИС

Адрес редакции 117049

Москва, В-49, Мароновский
пер., 26.

Тел. 237-50-30, 237-22-97.

Подписано к печати 12/IV—1978 г.

Т 03893

Формат бумаги 70ХЮ0 1/16

Бум. л. 5

Уч.-изд. л. 17,4 Усл.-печ. л. 13,0

Тираж 85 000 экз. Зак. 496

Чеховский полиграфический
комбинат Союзполиграфпрома
при Государственном комитете
Совета Министров СССР
по делам издательств,
полиграфии и книжной торговли,
г. Чехов, Московской области.
В следующем номере

Один из возможных подходов к решению энергети-
ческой проблемы — осуществление лазерного термо-
ядерного синтеза.

Н. Г. Басов. Состояние, перспективы и пробле-
мы лазерного термоядерного синтеза в энерге-
тике будущего.

Использование в эксперименте контролируемых по
микрофлоре животных, так называемых гнотобиотов,
открывает широкие возможности в изучении роли
микробного фактора в физиологии и патологии мак-
роорганизма.

Г. И. Подопригора. Гнотобиология в современ-
ной медицине.

В плазме, находящейся в магнитном поле, при неко-
торых условиях происходит быстрая диссипация маг-
нитного поля и такое изменение его структуры, ко-
торое принято называть «пересоединением» магнит-
ных силовых линий.

С. И. Сыроватский. «Пересоединение» магнит-
ных силовых линий в плазме.

Недавние исследования докембрийских платформ по-
зволили выделить новую тектоническую структуру
во фрагментах океанической коры — чешуйчатую мо-
ноклиналь.

А. С. Новикова. Чешуйчатые структуры докемб-
рийских платформ.

Происхождение мела и известковых пород долгое
время оставалось неясным. С помощью электронно-
го микроскопа установлено, что эти породы на
90—98% состоят из мельчайших известковых панци-
рей планктонных водорослей.

С. И. Шумейко. Происхождение мела и извест-
ковых осадков.
V’T7 ' г'-	'	-		1	’ •	' \ ;

•» -

Цена 50 коп.
Индекс 70707