Исполнилось 310 лет со дня рождения самого знаменитого отечественного ученого, «универсального человека», «человека-энциклопедии» Михаила Ломоносова. На прошедших в Архангельске и Холмогорах Ломоносовских чтениях в числе прочих выступил с докладами научный руководитель Института космических исследований академик Лев Зеленый — рассказал о вкладе Ломоносова в атмосферные и космические исследования.
Академик РАН Лев Зеленый
Фото: Евгений Гурко, Коммерсантъ
Академик РАН Лев Зеленый
Фото: Евгений Гурко, Коммерсантъ
— Лев Матвеевич, наверное, практически нет таких научных и практических областей, в которых не поучаствовал бы Ломоносов.
— Да, это правда. Как писал о Ломоносове Пушкин, «жажда науки была сильнейшей страстью сей души… Историк, ритор, химик, минералог, художник и стихотворец — он всё испытал и всё проник». Я же в своих докладах ограничился тем, что мне особенно близко,— это Венера, северное сияние и русский космизм.
Надо сказать, Венера, «адский близнец Земли», влекла Ломоносова всегда. В мае 1761 года состоялось давно ожидаемое учеными и точно предсказанное прохождение Венеры по диску Солнца (транзит). Уже была разработана методика, как использовать это довольно редкое явление для определения неизвестного тогда расстояния от Земли до Солнца. Для этого требовалось организовать точные наблюдения времен этого транзита в разных, максимально удаленных друг от друга районах земного шара. Были запланированы наблюдения в 117 пунктах, которые должны были проводить почти две сотни астрономов из большинства европейских стран.
Михаил Ломоносов готовился к этому событию. Будучи тогда главным «начальником» по астрономии в России, он закупил телескопы, чтобы наблюдения можно было вести из нескольких пространственно разнесенных российских населенных пунктов. По сути, эти наблюдения стали частью первого в мире международного астрономического эксперимента. Именно благодаря настойчивости Ломоносова, преодолевшего сопротивление скептиков из академической канцелярии, Россия приняла в нем активное и полноправное участие. При этом сам ученый остался в Санкт-Петербурге, наблюдения проводил из своего дома на Большой Морской и поставил перед собой гораздо более сложную и неожиданную задачу:
«Ломоносов любопытствовал у себя больше для физических примечаний, употребив зрительную трубу о двух стеклах длиною в 4? фута. К ней присовокуплено было весьма негусто копченое стекло, ибо он намерился только примечать начало и конец явления и на то употребить всю силу глаза, а в прочее время прохождения дать ему отдохновение». Интуиция Ломоносова подсказала ему использовать в его небольшом телескопе (диаметром всего около 7 см) только что изобретенные линзы Доллонда для устранения хроматических искажений и слабо закопченное стекло, что и обеспечило успех его наблюдений.
«Ожидая вступления Венерина на Солнце… увидел наконец, что солнечный край стал неявственен и несколько будто стушеван… При выступлении Венеры из Солнца… появился на краю Солнца пупырь, который тем явственнее учинился, чем ближе Венера к выступлению приходила… Сие не что иное показывает, как преломление лучей солнечных в Венериной атмосфере»,— записал Ломоносов. В астрономии это феномен рассеяния света при скользящем падении световых лучей получил название «явление Ломоносова».
— Пупырь — это и есть атмосфера?
— Да, именно так. Эти наблюдения позволили Ломоносову утверждать, что «планета Венера окружена знатной воздушной атмосферой, таковой (лишь бы не большею), какова обливается около нашего шара земного».
Уже в августе 1761 года, через три месяца после наблюдений, две сотни экземпляров пионерского труда, переведенные на немецкий язык, были напечатаны и отправлены за рубеж, по всем адресам рассылки Академии наук. Особенно в этой статье важно «прибавление», где Ломоносов пишет о возможности жизни на Венере и других планетах, а говорить, христиане они или нет, пока рано. «Может быть тамошние люди в Адаме не согрешили, и для того всех из того следствий не надобно»,— писал Михайло Васильевич.
— Насколько ценными оказались эти исследования для современной науки?
— Их ценность трудно переоценить. В результате этих исследований был обнаружен ряд оптических явлений, которые объяснены с позиций существования атмосферы вокруг планеты, что впоследствии открыло путь к исследованию атмосфер и климата других планет, в том числе экзопланет. Венера, которую называют странной сестрой Земли, и сегодня чрезвычайно соблазнительна для научных исследований. Это естественная лаборатория для изучения эволюции климата и парникового эффекта. Иногда ее называют моделью для изучения планет в других звездных системах, поэтому в последние годы Венера вызывает все больший интерес и многие страны собираются возобновить миссии к ней.
— Знаю, приоритет исследований Венеры принадлежал Советскому Союзу. Это всегда была «наша» планета.
— Это правда. СССР был бесспорным лидером в исследованиях Венеры, куда было направлено 18 аппаратов, совершено десять посадок, и все успешные. Исследования Венеры начались в нашей стране в 1961 году. Первые аппараты, достигшие венерианской атмосферы, были раздавлены давлением на высотах от 25 до 11 километров, успев передать ценную информацию о планете. Была обнаружена водородная корона, отсутствие радиационных поясов и собственного магнитного поля, измерен состав атмосферы — СO2, N2, найдены слабые следы воды. Это были уникальные, самые первые в мире данные.
— Насколько оправдались мысли Ломоносова о возможности жизни на Венере?
— Казалось бы, какая жизнь может быть в таком аду? Ведь давление на Венере составляет 90 атмосфер, льют кислотные дожди, а температура на поверхности доходит до 450 градусов Цельсия. Однако, как мы знаем, сейчас требования к возможностям существования жизни наукой пересматриваются: жизнь кишит вблизи «черных курильщиков» на дне океана, в стратосфере на высоте до 50 километров над поверхностью Земли и в континентальных шахтах на глубине более двух километров обнаружены микробы… Становится ясно, что жизнь может приспосабливаться к самым экзотическим условиям и принимать самые необычные формы. Поэтому сейчас активно обсуждается вопрос возможности микробной жизни в облаках Венеры и даже на ее поверхности.
— И что это будет за жизнь?
— Как известно, при повышении температуры резко ускоряются химические реакции и начинаются процессы, невозможные в нормальных условиях. На Земле азот пассивен, но в условиях высоких давлений и температур химия азота может оказаться не менее разнообразной, чем химия углерода. Уже известен ряд азотных полимеров, обладающих стабильностью при температурах 500 градусов Цельсия и выше. Таким образом, венерианская жизнь может быть азотной, а не углеродной, как на Земле.
— Но там же почти нет воды?
— Помимо трех основных агрегатных состояний вещества, при высоких давлениях и температурах может возникнуть четвертое — состояние сверхкритического флюида, обладающего свойствами как газа, так и жидкости, в частности свойством растворять другие вещества. На роль такого универсального растворителя на Венере претендует двуокись углерода, которая может существовать не только в виде углекислого газа, но и как сверхкритический флюид.
— Сохраняет ли Венера статус «русской планеты» или мы его потеряли?
— Сегодня Венера привлекательна для многих космических держав. Наша страна не исключение. Мы готовим несколько миссий на эту планету. Первая экспедиция в программе, намеченная на конец 2020-х годов,— разведочная. Вторая экспедиция предусмотрена на начало 2030-х, а третья, с возвратным аппаратом,— на 2034 год. В ходе этих миссий будут наращиваться сложности решаемых задач, и целью третьей станет доставка на Землю образцов атмосферы, аэрозолей, грунта Венеры для исследования их в земных лабораториях.
— Живя на Севере, Ломоносов не раз наблюдал полярные сияния и стал одним из первых, кто начал это явление изучать…
— Сам Ломоносов с сожалением писал, что «не мог пользоваться внимательным наблюдением разных перемен и обстоятельств, бывающих при таких явлениях», хотя наблюдал он их неоднократно — и в родных Холмогорах, и выходя с отцом на рыбный промысел в море.
В 1743 году он даже написал оду «Вечернее размышление о Божием величестве при случае великого северного сияния», когда собственной научной точки зрения на природу явления у него еще не сложилось и когда он «терялся мыслями утомлен», не находя удовлетворения в чужих гипотезах.
Представления о природе северных сияний тех лет сильно отличались от современных. Немецкий ученый, учитель Ломоносова Христиан фон Вольф считал, что северные сияния образуются вследствие возгорания в небе «тонких испарений», рождающихся в земных недрах. После необычайного по распространенности северного сияния 17 марта 1716 года группа бреславльских ученых высказала идею о том, что они тесно связаны с исландским вулканом Гекла: якобы его грани отражаются в морских льдах во время их передвижения.
Согласно Ломоносову, северные сияния имеют электрическую природу. Он объясняет это явление электричеством, возбуждаемым в воздухе полярных стран от погружения верхнего холодного воздуха в нижний и скапливающимся в самых верхних слоях атмосферы, где оно светится в разреженном пространстве.
В 1743 году он приступил к наблюдениям за полярным сиянием, проделав интересные опыты со свечением разреженного воздуха в стеклянном наэлектризованном шаре. Эти опыты, повторенные лишь через 175 лет, по существу были явлением электрического разряда в разреженном воздухе.
Продолжая интересоваться этой темой, он собирался написать книгу «Испытания причин северных сияний», но закончить ее не успел. К этой книге ученый подготовил несколько десятков уникальных рисунков полярных сияний, с которых были сделаны гравюры на меди с его собственных зарисовок, сохранившиеся до нашего времени. Глаз опытного естествоиспытателя различал такие тонкие детали (филаменты), какие до недавнего времени не могла воспроизвести ни одна фотокамера.
— Насколько точными были его выводы?
— В соображениях Ломоносова предугаданы многие современные представления о механизмах полярных сияний. Ученый составил свои теоретические взгляды на атмосферные явления, еще не читая «Писем Франклина», которые попались ему под руку, уже когда его «Слово об электричестве» было готово.
Ломоносов угадал, в чем тут состоят главные вопросы, и составил теорию, превышающую все современные ему знания о воздушном электричестве. Он был совершенно прав, утверждая, что северные сияния возникают «от происшедшей на воздухе электрической силы», а не являются блистанием облаков или паров.
Затем Ломоносов попытался «изъяснить по возможности из электрических законов», почему сияние происходит именно на северной стороне неба и часто бывает цветным, а также почему возникают хвосты у комет.
Ознакомившись с этими работами Ломоносова, выдающийся математик Леонард Эйлер прислал отзыв, что нашел его объяснения остроумными и правдоподобными, и в самых лестных выражениях распространился о дарованиях русского гения.
— Как писал Ломоносов, «везде исследуйте всечасно, что есть велико и прекрасно». Наверняка он не раз сталкивался здесь с сопротивлением церкви.
— Ломоносов был ярким представителем физической теологии, которая утверждает: разум дан человеку Богом, для того чтобы исследовать окружающий нас мир. Физико-теологическая традиция видела в различных природных явлениях главное доказательство существования Бога, а задачей этой философии, широко распространенной в Европе, было согласовать науку и веру. Именно Ломоносов, на мой взгляд, стал родоначальником такого важнейшего философского явления, как русский космизм, поскольку увидел новую роль, которую человек должен играть в мире, переведя его от простого созерцателя к активному деятелю, созидателю мироздания.
— Однако отсчет русского космизма принято вести от идей Николая Федорова…
— Действительно, окончательно как целостное явление русский космизм проявился в форме активного христианства Николая Федорова и продолжился в работах его последователей Владимира Соловьева, Константина Циолковского, Александра Чижевского и других. Однако их идеи выросли из философского наследия Ломоносова, опередившего западноевропейскую и русскую мысль более чем на полвека. Религию он воспринимает как область целей, науку — как область развития культуры.
Для такого самобытного движения мысли, как русский космизм, вообще свойственна концентрация внимания на разумной организованности структуры природы и ее процессов, эволюционизме как проявлении этой организованности, осознании всеединства Вселенной и необходимости познания всеединого мира. При всем разнообразии идей, отличающих русских космистов друг от друга, есть у них и нечто общее: наука воспринимается ими как определенная ориентация русского народа, как его общее космическое миросозерцание. Обо всем этом прекрасно написано в книгах профессора Анастасии Георгиевны Гачевой, директора музея-библиотеки им. Николая Федорова, находящейся в Москве на Профсоюзной улице. Труды энтузиастов и подвижников постепенно делают свое дело — понимание русского космизма как уникальной философии, игравшей (и играющей) несомненную роль в истории нашей страны, постепенно становится частью общественного сознания. Выходят яркие книги, в Русском музее в Санкт-Петербурге проходит сейчас необычная выставка «Искусство русского космизма», а в июне этого года мы даже провели совместное заседание Совета по космосу РАН и Отделения общественных наук РАН, посвященное философским вопросам освоения космоса.
Распространение идей русского космизма было одной из причин формирования особого интереса к космическим полетам, а слова Циолковского о том, что «нельзя вечно жить в колыбели», стали национальным лозунгом. Эта духоподъемная атмосфера питала энтузиазм Сергея Королева, Фридриха Цандера, Юрия Кондратюка, мечтавших о полетах на Луну и Марс. В философии космизма и родилась та «беспредельная мысль», которая спустя годы вывела Россию в космос. Верю, что наша страна навсегда останется космической державой и свое достойное место в деле освоения космоса не только не потеряет, но будет его укреплять. Прав был Ломоносов, веривший, что «будет собственных платонов и быстрых разумом невтонов российская земля рождать».