Судьбы звезд

Сванте Аррениус, доктор философии, президент Нобелевского института, Стокгольм, Швеция (лауреат Нобелевской премии по химии 1903 года)

Авторизованный перевод со шведского языка Дж. Э. Фриса, члена Американского института инженеров-электриков (A.I.E.E.)

С иллюстрациями

Издательство G. P. Putnam’s Sons, Нью-Йорк и Лондон, The Knickerbocker Press, 1918

Copyright, 1918
BY
G. P. PUTNAM’S SONS

The Knickerbocker Press, Нью-Йорк

ПРЕДИСЛОВИЕ ПЕРЕВОДЧИКА

Когда доктор Сванте Аррениус в 1903 году получил Нобелевскую премию по химии, это стало заслуженной наградой за его достижения, главным образом в области электрохимии. Однако было естественно, что гений такого масштаба не ограничит свои интересы «бесконечно малым», а постепенно расширит их, охватив «бесконечно большое». А для доктора Аррениуса «проявлять интерес» означает отодвинуть границы неизвестного и неисследованного немного дальше от человека. Его эволюция в этом отношении идет параллельно с развитием всех великих людей, которые выделяются как лидеры в истории науки. Погруженные в решение конкретной проблемы и движимые божественным стремлением постичь первопричины, они неизбежно вовлекаются во все более широкие круги исследований, пока вся эта материальная Вселенная, ее истоки и предназначение не становятся всепоглощающей страстью их духа. Таким образом, одни лишь названия трудов доктора Аррениуса, прочитанные в последовательности их публикации, дают нам, лучше любой биографии, историю души, которая, независимо от его невысказанных философских убеждений, является нашим самым веским доказательством в пользу теории «целесообразности» во Вселенной, которую доктор Аррениус так искренне (и справедливо) презирает, когда к ней прибегают в естествознании, но которая тем не менее (и также справедливо) так дорога философу: «Исследования проводимости электролитов», «Проводимость чрезвычайно разбавленных растворов», «Химическая теория электролитов», «Учебник теоретической электрохимии», «Учебник космологической физики», «Становление миров», «Бесконечность Вселенной», «Жизнь Вселенной в представлении человека от древнейших времен до наших дней» — таковы названия лишь некоторых работ, написанных доктором Аррениусом. Как он мог НЕ написать «Судьбы звезд»? Этот том появился так же неизбежно, как плоды следуют за цветением. Остается лишь увидеть, сможет ли доктор Аррениус противостоять огромному искушению, которое должно действовать в его душе, — приподнять, пусть даже совсем немного, завесу, отделяющую естествознание от философии; мы надеемся, что он поддастся; мы восхищаемся тем, как в этой книге он читает «Загадку Млечного Пути»; мы, безусловно, хотим знать, как он читает загадку Вселенной.

Книга «Судьбы звезд» имела беспрецедентный успех в Швеции. Три издания вышли в течение двух месяцев после публикации книги в ноябре 1915 года. Американская версия была несколько задержана, главным образом из-за условий военного времени. Однако это не стало полной потерей для англоязычного мира, поскольку доктор Аррениус тем временем отнюдь не бездействовал. Было добавлено значительное количество дополнительного материала, включая три новых рисунка, основанных преимущественно на новейших астрономических открытиях, некоторые из которых были зафиксированы вплоть до 1917 года.

За ценные предложения и за все американские эквиваленты метрических мер, приведенных в оригинале, читатель, как и переводчик, в долгу перед сотрудником издательства, представившего этот том в столь привлекательном виде, — мистером Э. У. Патнэмом, который сам является страстным любителем астрономии и автором работ по этой теме.

Доктор Аррениус по праву славится своим ясным стилем и отточенной формой. Все, чего недостает в этих качествах под обложкой данного тома, полностью объясняется недочетами переводчика, который, однако, не смог устоять перед искушением перенести на англосаксонскую почву этот памятник гению своего бывшего учителя, доктора Сванте Аррениуса.

Дж. Э. Фрис.

Бирмингем, штат Алабама, 15 декабря 1917 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ

С тех пор как я представил публике книги «Становление миров» и «Жизнь Вселенной в представлении человека от древнейших времен до наших дней» — которые были встречены с гораздо большим интересом и признательностью, чем я мог предвидеть, — у меня неоднократно появлялись поводы для рассмотрения новых вопросов космологического характера, вопросов, возникших по большей части благодаря новым открытиям и наблюдениям в области астрономии. Обширные новые горизонты открылись благодаря изучению связи звезд с «Млечным Путем» и наблюдениям за нашими соседними планетами. Последние дают ясные указания на ход планетарной эволюции и, таким образом, позволяют нам строить предположения об изменяющейся судьбе и будущем положении Земли. В более ранней немецкой публикации «Судьба планет» (Das Schicksal der Planeten, 1911) я рассматривал некоторые из этих проблем. Поскольку, далее, эволюцию Солнечной системы из туманности Млечного Пути, которой я посвятил несколько лекций на родине и за рубежом, можно рассматривать как предысторию эволюции планет, я дал этому сборнику космогонических статей общее название «Судьбы звезд». В качестве введения я предлагаю лекцию, прочитанную на Четвертом международном философском конгрессе в Болонье в 1911 году, посвященную «Происхождению поклонения звездам».

Надеясь, что эта небольшая книга в значительной степени заполнит пробелы в моих предыдущих работах, я представляю эти трактаты в переработанном виде.

Сванте Аррениус.

Stockholm,
November, 1915.

CONTENTS

CHAPTER I
| PAGE
Origin of Star-Worship | 1

Position and practical value of astronomy. Worship of stars. Chronology. The Australian negro’s conception of the stars. Day and night, summer and winter. Solar year. Sun-worship. Changing phases of the moon in chronology. The Mexican “Tonalamatl.” Moon-worship in Mesopotamia. Significance of the moon in astrology. The sun and the heat. Agriculture’s demand on chronology. Worship of the planet Venus by the Mexicans and the Babylonians. The Church Calendar. The Zodiac. The seven planets. The week. Correspondence and sympathetic magic. The Platonic-Aristotelian philosophy. Astrology and alchemy. Tycho Brahe. Occult sciences. Aristarchos from Samos. Kopernicus. The progress of Astronomy.

CHAPTER II

The Mystery of the Milky Way | 41

Primitive conceptions of the Milky Way. Anaxagoras and Demokritos. Ptolemaios. Galilei. Cosmogenic speculations. Wm. Herschel’s statistical researches regarding the distribution of the stars. The Milky Way as the foundation of the stellar system. The Milky Way as a nebula. Classification according to age of the stars, their distribution and velocity. Motion in the Orion nebula. The planetary nebulæ. Kapteyn’s “star-drifts.” The origin of the Milky Way. Comparison between the Milky Way and a spiral nebula in “The Dogs of Orion.” A few details from the Milky Way. The infinitely great and the infinitely small. The magnitude and destiny of the Milky Way.

CHAPTER III

The Climatic Importance of Water Vapour | 84

The four elements of Aristotle. Humid-warm climates. The Congo and Amazon basins. The carboniferous age. The effect of cloudiness. Desert climate. Steppes. “Kevirs” and “Bayirs.” Sand dunes. The great Kevir. Climatic changes. Khanikoff’s description. Salt lakes. Deposits of salt through evaporation. Huntington about the arefaction of the earth. Humid period during the ice-age. Climatic changes during historic time. Africa, Asia, Greece, Italy, Sicily. West-Europe’s climate has grown more marine. Present conditions.

CHAPTER IV

Atmosphere and Physics of the Stellar Bodies | 119

Outer envelope of the stars. The large planets. Spectra. Mars, Earth, Venus, Mercury. Atmosphere impossible on the moon. The light from the Earth. The atmosphere of Mercury. The atmosphere of Venus and its Clouds. Composition of air and its change with height. Forced circulation. Troposphere and Stratosphere. Hydrogen in the highest strata of the atmosphere. Water vapour and carbonic acid in the air. “Geokoronium.” Influence of gravity on composition of the atmosphere. The air on Venus and Mars.

CHAPTER V

The Chemistry of the Atmosphere | 155

Inhabited Worlds. Kinship of the stellar bodies. Presence of life. Importance of water and carbon. Importance of temperature. All life evolved from existence in water. Necessity of oxygen. Bacteria. Reducing substances preponderable in the World-matter. Volcanic gases and gases in solidified lava. Water, vapour, carbon dioxide, nitrogen gas, and sulphurous acid. Permanent gases and hydrogen. The poisonous character of the original air. Its purification. The importance of plant life and necessity of a solid crust in this process. Supply of carbonic dioxide and production of oxygen. The work of Koene. Silica. Cooling of the Earth and changing surface temperature. The ice-periods. Centres of collapse and lines of fissure in the crust. General survey of the gradual change of the air.

CHAPTER VI

The Planet Mars | 180

The controversy about the habitableness of Mars. Humidity on Mars. Early observations. The spectra of Mars and of the Moon compared. Investigations by Campbell and Marchand. The work of Lowell. Measurements by Slipher. Calculations by Very. The temperature on Mars according to these sources. Campbell’s expedition to Mount Whitney in California. Oxygen on Mars. The cold on Mars detrimental to anything but the lowest forms of life. Cause of different results by Slipher and Campbell. Very’s answer to Campbell’s criticism. New measurements by Slipher. Campbell’s new method of measurement of 1910. Christiansen calculates the temperature on Mars from intensity of the Sun’s radiation. The sun-constant. Average temperature of Mars about forty degrees Centigrade. Possibly low plant life around the poles during summer. The canals on Mars are probably fissures in the crust. The length of the canals compared with that of the fissures in Earth’s crust. The double canals on Mars compared with the parallel fissures in Calabria. Emanations along the fissures. The canals as affected by increasing cold or heat. The polar snow. Thawing of the canals. Travel of the water vapour independent of the topography. The desert sand on Mars. Clouds and mists. Highlands and mountains on Mars. Sand filling of the canals. The seas on Mars. The straightness and uniform breadth of the canals an illusion. Light and dark spots. “New” canals. The fancies of Lowell.

CHAPTER VII

Mercury, the Moon, and Venus | 228

Fissures on Mercury. Lowell’s drawing. Centres of collapse. Absence of atmosphere. The climate on the Moon. W. Pickering’s belief in frost formations on the Moon. The mountains on the Moon. Volcanoes. Circular elevated rings. “Seas” on the Moon. The Crater “Linné.” “Sinuses” and “Streaks” on the Moon. The light matter of the streaks probably lava-scum. The colour of the Moon and of the Earth. Comparison between the Moon and Mars. Changes on the Moon. “Snow” and “Vegetation” on the Moon according to W. Pickering. The fate of Mars and of the Earth. Falling meteoric dust. The climate on Venus. Swamps like those of the carboniferous age. Abundant vegetation. Low organisms. “Culture” on Venus will proceed from the poles. The future of Venus. The claims of astrology in modern light. Tycho Brahe. The dreams of Giordano Bruno probably true.

ИЛЛЮСТРАЦИИ

| PAGE
Fig.  1.—The Milky Way | 46
Photo by Easton.
Fig.  2.—Planetary Nebula No. 7009, New General Catalogue | 52
Fig.  3.—Nebula No. 4594, New General Catalogue | 66
Fig.  4.—Nebula No. 101 in Messier’s Catalogue | 70
Fig.  5.—Nebula No. 51 in Messier’s Catalogue | 71
Fig.  6.—Milky Way Between Cassiopeia and Swan | 76
According to Wolf.
Fig.  7.—Milky Way in Eagle and Sagittarius | 76
According to Wolf.
Fig.  8.—The “trifid” Hole in Eagle | 77
According to Wolf.
Fig.  9.—Tarim River With Lakes and Bayirs | 96
According to Sven Hedin.
Fig. 10.—The Former Lake Bonneville in Utah | 106
Fig. 11.—Jupiter, 1909 | 122
According to F. le Coultre.
Fig. 12.—Saturn, 1909 | 123
According to F. le Coultre.
Fig. 13.—Spectra of the Major Planets | 124
According to V. M. Slipher.
Fig. 14.—Venus Observed by Langley in 1882 | 136
Fig. 15.—Rock Fissure at Hango, Sweden | 204
Photo by I. I. Sederholm.
Fig. 16.—Earthquake Centers in Calabria | 205
According to I. I. Sederholm.
Fig. 17.—Maps of Mars by Schiaparelli and Antoniadi | At the end
Fig. 17a.—Maps of Mars by Schiaparelli and Antoniadi | At the end
Fig. 18.—Photo of Mars by Lampland | 210
Fig. 19.—Mars on April 8, 1909 | 210
According to Quenisset.
Fig. 20.—The South Pole Spot on Mars, 1909 | 210
According to Jarry Desloges.
Fig. 21.—Sandstorm on Mars, 1909 | 210
According to Antoniadi.
Fig. 22.—Cloud on Edge of Mars, the 7th of March, 1901 | 216
According to Molesworth.
Fig. 23.—Mars, July 11, 1907 | 216
According to Lowell.
Fig. 24.—Mars, October 6, 1909 | 216
According to Antoniadi.
Fig. 25.—Mercury | 230
According to Lowell.
Fig. 26.—The Moon near the Crater Tycho | 230
Photo from Yerkes Observatory.
Fig. 27.—Mare Serenitatis and Mare Tranquillitatis | 231
Photo from Yerkes Observatory.
Fig. 28.—The Moon near its South Pole | 240
Photo from Yerkes Observatory.
Fig. 29.—The Lunar Crater Copernicus and Vicinity | 242
Photo from Yerkes Observatory.

Судьбы звезд

ГЛАВА I. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ПОКЛОНЕНИЯ ЗВЕЗДАМ

Астрономия занимает довольно уникальное положение среди естественных наук. В то время как физика, химия и биологические науки составляют основу необычайного материального развития наших дней, астрономия, в глазах большинства людей, имеет мало практической ценности. Какую пользу мы могли бы извлечь из знания того, находится ли звезда на расстоянии ста или тысячи миллиардов миль от Солнца, или из понимания того, как эволюционировали звездные тела в течение миллиардов лет? И все же астрономия не была столь бесполезной, как принято считать, и она не является бесполезной в настоящее время. Эта наука по-прежнему имеет величайшее значение для повседневной жизни, устанавливая наши стандарты времени, а до введения компаса она была также неоценима для навигации, искусство которой, к тому же, и сейчас зависит от астрономии при определении географического положения в открытом море. Однако наблюдения для этих целей носят столь простой характер, что они едва ли относятся к астрономической науке как таковой, а скорее к прикладным наукам. Они вошли в повседневную жизнь подобно тому, как в торговле определение веса тела не считается принадлежащим к науке физике, хотя оно зависит от использования физического инструмента — весов.

Но мы не должны забывать, что то, что мы сейчас считаем настолько обыденным, что оно полностью утратило грандиозный аспект науки, когда-то было целью кропотливых научных изысканий. Вся естественная наука выросла из потребностей практической жизни.

Геометрия, вероятно, даже древнее астрономии. Название означает «измерение земли», и самая древняя геометрия, соответственно, была посвящена измерению расстояний на Земле, а позже — определению площади земельных владений. Это чрезвычайно важное практическое применение геометрии носит столь простой характер, что о нем не упоминается в современной математической науке, к которой относится геометрия. Таким образом, первоначальные тезисы всех наших естественных наук стали достоянием общественности до такой степени, что они воспринимаются как нечто само собой разумеющееся. Это относится и к тем частям астрономии, которые из-за своей практической важности в самом начале дали толчок развитию самой науки.

Растущие знания о звездах, как и всякое высшее прозрение, стали у первобытных народов частным достоянием их вождей, хранились ими в секрете и стали частью почтенной сферы религии. Мы обнаруживаем, что большинство этих древних народов поклонялись звездам, веря, что они управляют судьбами людей. Это действительно может показаться весьма примечательным, поскольку наш повседневный опыт говорит о том, что звездные тела, за исключением Солнца, не оказывают заметного влияния на органическую природу, и такой вывод решительно подтверждается систематическим сбором всех наших знаний, который мы называем современной наукой. Солнце, как уже было сказано, является исключением, поскольку оно царит над всей природой, как живой, так и неживой, благодаря теплу и свету, которые в изобилии исходят от этого самодержца нашей планетной системы. Возможно, Луна также играет некоторую небольшую активную роль, поскольку она, по-видимому, несколько влияет на барометрическое давление, магнитные и, в особенности, электрические условия атмосферы, которые, в свою очередь, по-видимому, влияют на некоторые жизненные процессы. С другой стороны, мы не можем указать на какое-либо влияние на природу, прослеживаемое у других звездных тел.

Очевидно, первобытный человек посвящал свои мысли только тем условиям, которые затрагивали его интересы в благоприятную или неблагоприятную сторону. Исходя из предположения, что этими условиями управляют духи, которые напоминали человека и, в частности, были наделены волей, наши предки стремились с помощью жертвоприношений и заклинаний побудить духов, которых они боялись, прекратить свою вредоносную деятельность. Некоторые из таких духов обитали в хищных зверях и других опасных животных, таких как ядовитые змеи; другие вызывали землетрясения, извержения вулканов, снежные бури, разрушительные молнии, пожары, наводнения, жару, засуху и т. д. Против этих бедствий религиозные обряды служили защитой. Религия возникла главным образом из страха перед духами. Позже благодарственные подношения и гимны стали возноситься благожелательным объектам и явлениям в природе.

Очевидно, что эта примитивная, простая религия гораздо древнее поклонения звездам. Последнее предполагает сравнительно высокую степень культуры. Звезды не приносили человеку никакой пользы, пока не возникла необходимость измерять промежутки времени, включающие большее количество дней, чем можно было сосчитать на пальцах. Как, по всей вероятности, происходил этот рост, мы попытаемся объяснить в дальнейшем. Довольно достоверно то, что поклонение звездам не выросло из восхищения человека возвышенной драмой, которая на рассвете начинается у восточного горизонта и продолжается в течение дня по небосводу, чтобы завершиться перед ночью за западными просторами; оно также не основывалось на благодарности человека факелоносцам ночи за их непрекращающуюся борьбу против мрачных облаков и всех других духов тьмы.

Даже племена, находящиеся на довольно низкой ступени развития, несомненно, замечали самые заметные среди звездных тел. Отношение австралийских аборигенов показательно в этой связи. Согласно Спенсеру и Гиллену, у них есть легенды о Луне, которая является мужского пола, о Солнце и Венере, о пагубных Магеллановых облаках и о Плеядах, которые, как и Солнце и Венера, считаются женского пола. Затмения, как и следовало ожидать, привлекали наибольшее внимание. Хотя эти первобытные люди предаются невероятному количеству религиозных церемоний, относящихся к условиям их повседневной жизни, ни одно из этих упражнений не посвящено звездам, если не считать метания камней в Солнце во время затмений. Даже это действие предоставляется выполнять знахарям с изрядным спокойствием духа. Очень показательно, что все звездные тела имеют земное происхождение, что Луна мужского пола, в то время как Солнце, Венера и Плеяды — женского, что указывает на то, что Луна считается наиболее выдающейся. Они считают время по «снам», т. е. по количеству раз, сколько они спали, или по лунам; более длительные периоды — по временам года; у них есть названия для лета и зимы. Они могут считать до пяти, или, возможно, скорее до четырех, так как термин «пять» также означает «много». Идеи о силе, сосредоточенной в звездных телах, очевидно, отсутствуют, а следовательно, отсутствуют и относящиеся к ним религиозные церемонии. Существует несколько сказок, относящихся к звездам, как и к другим объектам, находящимся в поле их наблюдения. Таким образом, условия, несомненно, остались бы прежними, если бы не высокая ценность, которую потребность в хронометрии придала регулярно меняющемуся свету звездных тел.

Различие между днем и ночью имеет столь фундаментальное значение, что оно наложило свой отпечаток на всю органическую природу на поверхности Земли. Растения полностью меняют свои жизненные процессы в течение двадцати четырех часов; в течение дня они растут под воздействием света; в течение ночи они частично расходуют силы, накопленные днем. Этот цикл настолько регулярен, что функционирует автоматически. Выдающийся ботаник Пфеффер экспериментировал с мимозой, которая, как известно, раскрывает свои листья днем, но сворачивает их ночью. Если оставить ее в темной комнате в любой произвольный день, она тем не менее раскрывает свои листья. С помощью электрического света Пфеффер превратил ночь в день для растения, содержащегося в темной комнате. Потребовалось значительное время, прежде чем растение приспособилось к новым условиям, так что оно раскрыло свои листья под влиянием электрического света. Животные ведут себя аналогично. Период дня и ночи заложен в их крови. В определенном смысле они обладают инстинктивной хронометрией.

Часто утверждается, что уверенность в возвращении солнечного света после ночной тьмы позволила человечеству с большим спокойствием смириться с потерей света в течение половины своего существования и что поклонение Солнцу воздавалось в знак благодарности за это. «Новый взгляд на жизнь, — говорит Троелс Лунд, — пробуждается в тот момент, когда совершается великое открытие, что ночь сна и ночь страха одинаково длинны и всегда сменяются утром и последующим днем». Это открытие, однако, наши предшественники сделали задолго до того, как достигли человеческой стадии. Поклонение Солнцу отнюдь не берет свое начало отсюда.

Скорее, оно прослеживается в доказательствах связи Солнца с меняющимися временами года, хотя это изменение также оказывает доминирующее влияние в растительном мире, поскольку растения запасают резервное питание осенью, в частности, и в больших масштабах, во время плодоношения. Также низшие и высшие животные, например, пчелы и белки, делают зимние запасы. Поэтому неудивительно, если люди на сравнительно низкой ступени развития делают запасы на повторяющиеся периоды скудного снабжения пищей.

Но истинная хронометрия свыше пяти дней чужда австралийскому негру, пока он может считать только до четырех или пяти. Он знает, что фазы Луны повторяются и что лето и зима возвращаются, но у него нет представления о продолжительности времени, прошедшего между повторениями этих явлений. Дальнейший прогресс был сделан людьми, которые сделали смелый шаг, начав считать пальцы не только на одной руке, но и на обеих, и таким образом достигли числа десять. Это использовалось при исчислении времени, так что более крупной единицей стало десятилетие, т. е. десять дней и ночей. Эта единица была оригинальной у индоевропейцев, семитов, индусов, египтян и островитян в Тихом океане. Еще один шаг вперед был сделан в Мексике, где было введено число двадцать, соответствующее сумме всех пальцев рук и ног, и таким образом была получена единица времени, состоящая из двадцати дней и ночей. Но подняться от этих единиц до единицы в 365 дней было шагом, который первобытным народам было чрезвычайно трудно сделать.

Тысячи лет прошли, прежде чем наиболее разумные среди народов установили продолжительность солнечного года. Те, кто жил в регионах, где высота Солнца заметно меняется, т. е. далеко от экватора, несомненно, считали время годами, не зная его продолжительности, выраженной в днях. Представьте себе кочевое племя, подобное лапландцам на севере Швеции. Осенью их олени бредут вниз к побережью в поисках пищи, и лапландцы идут вместе с ними. Весной олени ведут своих хозяев обратно в горы. Не может ускользнуть от наблюдения этих кочевников тот факт, что Солнце светит почти непрерывно во время их пребывания в горах, в то время как унылая ночь царит почти без перерыва во время их пребывания на низменностях. Они, очевидно, вынуждены координировать прекрасное лето с продолжительностью солнечного света. Для них, следовательно, необычайно большое значение Солнца для жизни является неоспоримым. То же самое верно и для всех людей, которые живут достаточно далеко от экватора. Как следствие, они становятся солнцепоклонниками. Нетрудно найти примеры народов, которые поклонялись Солнцу; здесь будут упомянуты лишь некоторые из наиболее важных.

Люди бронзового века здесь, на Севере, были ревностными солнцепоклонниками тысячи лет назад, о чем свидетельствуют многие реликвии этого периода, и особенно наскальные рисунки. Кельты Западной Европы часто символизировали Солнце в виде креста, в то время как поклонение Луне и звездам, по-видимому, было чуждо им, как и людям бронзового века Севера. Еврейский Самсон (Симсон) был солнечным героем, имя которого связано с вавилонским Шамашем, богом Солнца. В космогонии Гесиода Солнце (Гелиос) упоминается раньше Луны (Селены). Древние германцы поклонялись и Солнцу, и Луне, особенно первому. У славян был бог Солнца Даждьбог, но не было божества, отождествляемого с Луной. Подобные условия существовали у финских предков. Китайские даосские жрецы зажигают огни во время весеннего равноденствия, как мы делаем это на Вальпургиеву ночь и в середине лета, и приносят в жертву пламени рис и соль. «Это остаток культа Солнца», — говорит Соломон Рейнак, у которого в основном взяты эти данные относительно поклонения Солнцу. В Японии Луна мужского пола, Солнце — женского, что указывает на то, что там, как и у австралийских негров, Луна изначально считалась более важной, чем Солнце. Тем не менее японцы сейчас являются солнцепоклонниками; Солнце помещено как эмблема Всевышнего на их флаге, и известно, что микадо ведет свой род от Солнца. Поэтому они давно перешли от культа Луны к культу Солнца. Вероятно, этот шаг был сделан еще раньше в Китае, где Солнце, кроме того, мужского пола. С ростом цивилизации все люди учатся понимать, как и японцы, превосходящую важность Солнца. Инки Перу, достигшие очень высокой степени культуры, были солнцепоклонниками и называли себя детьми Солнца, хотя они жили недалеко от экватора, где культ Луны, как мы сейчас увидим, имеет своих самых верных приверженцев.

В окрестностях экватора зима и лето очень незначительно различаются по температуре и высоте Солнца. Скорее, именно чередование влажных и сухих сезонов имеет решающее значение. Никакой слой снега не покрывает землю зимой, не губит растительность и не сокращает запасы пищи для животных и людей. Действительно, вопреки нашему опыту, подавление роста часто сопровождает большую высоту Солнца из-за засухи, которая происходит одновременно. Высота и светимость Солнца меняются слишком незначительно в течение года, чтобы привлечь внимание первобытного человека. Свет Луны, с другой стороны, варьируется от полной интенсивности до нуля, и это происходит в периоды настолько короткие, что память не успевает забыть цикл. Даже низкорослые австралийские негры используют фазы Луны для обозначения отдаленных времен. Хронометрией в каком-либо истинном смысле они не обладают, будучи не в состоянии указать количество дней в месяце. Насколько более удачливы народы, которые могли считать до десяти или, что еще лучше, до двадцати и, таким образом, могли использовать одинарное или двойное десятилетие в качестве меры времени. Для них было легко определить время между двумя последовательными фазами Луны, разделенными семью с половиной днями.

Как только была усвоена истина, что четыре фазы отделяют два новолуния, можно было установить важный мост между короткой мерой — днем — и более длинной мерой — месяцем. Последний оказался почти в тридцать раз длиннее первого. На более высокой ступени культуры было обнаружено, что это соотношение не является точным, и это расхождение должно было сильно озадачить людей. Правильное соотношение — 29,53. Во всяком случае, периодическое возвращение полнолуния и новолуния оказалось самой надежной мерой времени в их опыте. Это было нечто совершенно отличное от нерегулярных явлений землетрясений, штормов, молний и наводнений, не говоря уже о разрушениях, причиняемых зверями и врагами. Промежутки времени, которые до сих пор казались безграничными, можно было обозреть и вычислить. Идея вечности впервые забрезжила перед человечеством. Луна была великим мастером, мерилом всего. На санскрите имя Луны — «Мас», т. е. измеритель, а «mensis» (лат. месяц) тесно связано с «mensura» (лат. мера).

У народов, которые жили не слишком далеко от экватора, Луна, следовательно, имела приоритет перед Солнцем. У мексиканцев давно существовала своеобразная единица для измерения длительных периодов времени, называемая «тональаматль», состоящая из 260 дней. Она, несомненно, предназначалась для того, чтобы содержать девять синодических месяцев (считая от новолуния до новолуния). Но такой период состоял бы из 265,58 дней и поэтому не мог быть согласован с двойным десятилетием, и поэтому был сокращен до 260 дней, как мы округляем солнечный год, в реальности 365,24 дня, до ровных 365 дней. Были проведены тщательные исследования, чтобы объяснить, почему мексиканцы выбрали девять синодических месяцев вместо двенадцати, как большинство других народов, но вопрос не был решен. Одно можно сказать наверняка: «тональаматль» не имеет ничего общего с солнечным годом, а только с месяцем. Высокий возраст «тональаматля» доказывается тем фактом, что жрецы придерживались его в магии и гадании по гороскопу еще долго после того, как солнечный год вошел в общественное пользование. Ученый мексиканец де Йонге указал, что «тональаматль» использовался всеми племенами, принадлежащими к группе науа, которые разделились очень давно. Эта единица времени, следовательно, несет все признаки очень высокого возраста, но очевидно моложе синодического месяца.

Наша информация относительно поклонения Луне среди народов Месопотамии еще более ясна. Луне (Син) воздавалось почтение гораздо раньше, чем Солнцу (Шамаш). Следующий перевод гимна клинописными буквами я цитирую из Л. Бергстрема, который опубликовал исследование о «Семитском поклонении Луне» в Nordisk Tidskrift, 1909:

Oh, Sin, thou who alone givest light,
Thou, who bringest light to men,
Thou, who showest favour to the dark-tressed ones,
Thy light shines on the firmament,
Thy torch illuminates like fire,
Thy radiance fills the wide earth.
Oh, heavenly Anu, whose insight and wisdom no one comprehends,
Thy light is splendid as Shamash, thy firstborn,
Before thee prostrate the great gods themselves in the dust
For on thee rests the fate of the world.

Ану был богом неба и, по-видимому, здесь означает бога вообще. Син был отцом дочери Шамаша, которая в этом гимне уже считается почти сопоставимой с отцом. Позже, во время династии Хаммурапи (около 2000 г. до н. э.), Солнце, Шамаш, было принято в качестве верховного бога, но Луна оставалась регулятором времени для религиозных целей. Для астрологических прогнозов жрецы предпочитали использовать Луну, и «знаки» в Луне были самыми важными. Это верно и для астрологических пророчеств во времена Тихо Браге. «О, Син, ты возвещаешь оракулы богам, которые молят тебя о них», — гласит заклинание. Из Вавилона, сердца цивилизации, поклонение Луне распространилось на арабов и других семитов, и у евреев, как отмечает Бергстрем, Луна изначально играла гораздо большую роль, чем Солнце, хотя во времена Христа положение изменилось на противоположное. Тем не менее Луна все еще сохранила свою позицию хронографа в церковном календаре. В Псалме 103:19 (в английской Библии 104:19) мы читаем: «Он сотворил луну для указания времен».

В целом мы основывались на убеждении, что звездные тела производили впечатление на людей благодаря свету, который они излучают, и поэтому было трудно объяснить, почему Луна стояла выше Солнца. Часто говорят, что Солнце (в Вавилонии) считалось врагом человечества, так как его жар уничтожал растительность. (Правда, там в разгар лета наступает период сильной засухи.) В противовес этому, лунные ночи считались освежающими и благотворными. Другое объяснение пытается дать Бергстрем, который говорит, что светящаяся Луна с ее постоянно меняющейся формой воздействовала на воображение первобытных людей в гораздо большей степени, чем довольно постоянно сияющее Солнце. Он отчасти прав; огромное изменение светимости от полнолуния до новолуния позволяет наблюдателю замечать разницу от ночи к ночи. Изменение примерно на один час каждые двадцать четыре часа времени восхода и захода Луны по сравнению с исчезновением и появлением солнечного света, и, что еще важнее, короткие периоды лунных фаз, которые оставляют наблюдения от каждой предшествующей фазы свежими в памяти, — оба эти явления способствуют высокой ценности синодического обращения Луны как меры длительной продолжительности времени. Доминирует чисто практическая потребность, а не, вероятно, какое-либо желание визуализировать изменения в легендах. Австралийские негры используют четыре разных названия для Луны в соответствии с ее четырьмя четвертями, показывая, что они, по всей вероятности, считают, что имеют дело с четырьмя разными звездными телами, точно так же, как греки во времена Гомера считали утреннюю и вечернюю звезду, т. е. Венеру, двумя отдельными планетами.

С другой стороны, никакие заслуживающие упоминания основания не подтверждают теорию о том, что палящий жар Солнца уменьшал склонность народов к поклонению ему. Напротив, почтение обычно воздавалось явлениям, которых боялись. Далее, неверно, что сами вавилоняне считали Солнце, Шамаша, враждебным, а Луну, Сина, — дружелюбной. Считалось, что бог Солнца, Шамаш, благодаря своему свету, дает жизнь и здоровье. Палящее качество Солнца приписывалось другому богу, Нергалу, принцу подземного мира, демону войны и резни, источнику лихорадки и, прежде всего, чумы. Поэтому не было причин, по которым Шамаш должен был занимать второе место после Сина, о котором говорят, что он «несет воду и огонь», что означает, согласно Шрадеру, что он приносил приступы озноба и лихорадки. Когда Солнце после гнетущего дня опускается за горизонт, хорошо известно, что происходит резкое падение температуры, особенно в засушливых зонах, но также и во влажных регионах в тропиках, где это самое явление используется для производства льда. Тот, кто подвергает себя внезапному ночному холоду, становится легкой добычей болезни. Особенно это верно под ясным небом — первобытные люди говорят «когда светит Луна» — из-за сильного излучения. Те, кто спит при лунном свете, поражаются бредом и безумием, согласно первобытному мышлению, — мнение, отнюдь не умершее среди цивилизованных народов (оно распространено среди моряков), — и, несомненно, является происхождением выражения: «лунатик» (нем. mondsüchtig, итал. lunatico, франц. lunatique, швед. månadsrasande и т. д.). К этому убеждению, вероятно, способствовал тот факт, что эпилептические припадки часто имеют период, почти соответствующий синодическому месяцу, что, как я показал в другом месте, скорее всего, зависит от периодического изменения атмосферного электричества.

В этой связи можно также отметить, что третья среди великих звездных божеств, Иштар, царица небес (Астарта, Венера), была кроткой, но могущественной, всепрощающей сестрой в любой беде, которая избавляла от колдовства и болезней и даровала прощение за грех и вину. Эта лучезарная богиня, которая соответствует привлекательной фигуре католической Девы Марии, была, несмотря на свою заботу о страданиях людей, поставлена третьей в прославленной триаде: Син, Шамаш и Иштар.

Путешественник в пустыне, безусловно, часто мучается от сильной засухи и вытекающей из нее невыносимой жажды. Это, однако, справедливо приписывалось нехватке воды, а не Солнцу. Египтяне поэтому желали, чтобы их усопшие на пути к своим новым жилищам встретили освежающие источники, где они могли бы утолить жажду, и северные ветры, которые могли бы охладить воздух. Хорошо известно, что магометане сформировали подобные представления о рае в будущей жизни.

Совершенно новые условия возникли, когда население выросло настолько, что сельское хозяйство стало необходимостью для производства достаточного количества пищи. Влияние Солнца теперь стало настолько доминирующим, что ему должно было быть отдано первое место среди сил, влияющих на судьбы людей. Растения имеют определенный годовой период, как и разливы рек, которые имели огромное значение в тех странах, где стояла колыбель цивилизации. Сами дожди были ежегодными, как и промежуточные засухи. В Египте огромное значение наводнений привело к введению солнечного года на очень ранней стадии, и его продолжительность была установлена в 12 месяцев по 30 дней, или 360 дней, так что начало года иногда приходилось корректировать. Это достигалось путем прибегания к наблюдениям за восходом и заходом Собачьей звезды, или Сириуса. Таким образом, мы понимаем, насколько трудно было определить точную продолжительность солнечного года по повседневным явлениям. Великий реформатор Аменхотеп IV пытался около 1400 г. до н. э. добиться признания бога Солнца единственным хозяином всего мира. Он, однако, встретил столь большие препятствия со стороны консервативного жречества, которое, поскольку они по большей части служили разным богам, потеряло бы часть своей власти, если бы реформа восторжествовала, что его преемник был вынужден уступить твердой оппозиции.

В Вавилоне местный бог Мардук, некогда представитель планеты Юпитер, и среди звездных богов занимавший место после трех супербогов, около 2000 г. до н. э. был возведен на высшую позицию среди богов и принял в то же время достоинство бога Солнца. Здесь можно упомянуть, что Мардук также играл большую роль как целитель болезней. Эволюция в Древнем Риме шла тем же курсом, хотя и гораздо позже. Император Аврелиан (270–275 гг. н. э.) под влиянием восточного культа Митры возвел бога Солнца в ранг верховного бога всей Римской империи, которая тогда охватывала почти весь известный мир.

Особенно значителен тот факт, что Венера у мексиканцев играла столь же важную роль, как Луна и Солнце. Светимость Венеры, в отличие от планет за пределами земной орбиты, но подобно Луне, меняется от максимума, достаточно интенсивного в тропиках, чтобы отбрасывать тень, до минимума, который приближается к полной темноте. Ее период составляет почти 1,6 года. Он не дотягивает до этой цифры примерно на два часа, и мексиканцы поэтому ввели поправку, подобную високосному дню в нашем високосном году, в один день каждые двенадцать лет, который, однако, приходилось вычитать, а не добавлять. Наблюдения за меняющейся светимостью Венеры и ее положением относительно Солнца, очевидно, прекрасно подходили для измерения длительных периодов времени и, в частности, для определения продолжительности важного солнечного года, так как пять периодов Венеры почти равны восьми солнечным годам. Мексиканские жрецы установили тот факт, что 104 солнечных года соответствуют 65 периодам Венеры или 146 «Тональаматлям».

Культ звезд был так же сильно развит в Мексике, как и в Вавилоне. Его основное учение изложено Альфредо Чаверо следующим образом: «Отец-Творец был Небом, Шиутекутли, или Лазурно-голубым господином. Матерью была Омесиуатль, Млечный Путь, или двойная госпожа». Хорошо известно, что большая часть Млечного Пути, от «Лебедя» до окрестностей Южного Креста, разделена на две параллельные ветви, что, вероятно, и является причиной названия «Двойная госпожа». «Небо воздействовало на Млечный Путь через огонь; из его космической материи были высвобождены звезды, самыми выдающимися из которых были Тонатиу, Солнце; Тескатлипока, Луна; и Кетцалькоатль, Венера. Они были сделаны верховными богами. Для целей поклонения они были символизированы в человеческом облике. Мириады изображений, представляющих этих звездных богов, были вылеплены из глины, дерева или камня».

Согласно этой замечательной картине, мексиканцы должны были прийти к гораздо лучшему решению мировой загадки, чем даже вавилоняне. В то время как большинство других народов принимали небо и землю в качестве исходных принципов, они отвели высокое положение прародительницы всего Млечному Пути. Из нее вышли бесчисленные звезды, с Солнцем во главе. Это в значительной степени согласуется с нынешней концепцией, к которой мы пришли за это самое последнее десятилетие, главным образом благодаря работе американских астрономов. Их исследования показали, как звезды отделяются от туманной первобытной материи Млечного Пути; как они с возрастом увеличивают расстояние между собой и своей матрицей, одновременно развивая растущую индивидуальность.

Мы видели, что Венера-Иштар была удостоена членства в августейшей триаде звездных богов, также и у вавилонян. Их преемники, ассирийцы, сохранили унаследованные традиции. Так, их цари в девятом веке до нашей эры символизировали свое божественное происхождение, нося ожерелье с лунным серпом посередине, крестом в кольце — эмблемой Солнца — с одной стороны, и с другой — звездой, эмблемой Венеры (сравните Монтелиус, Nordisk Tidskrift, 1904, стр. 13, рис. 30). Еврейские синагоги обычно украшаются звездной эмблемой.

Магометане, как и евреи, используют положение Луны для определения церковного календаря, и мы используем те же средства для установления времени Пасхи. Магометане считают год из 12 синодических месяцев. Двенадцать таких месяцев содержат только 354,4 дня, в то время как солнечный год состоит из 365,24 дней, и, как правило, поэтому синодический месяц округлялся до 30 дней вместо 29,53, а солнечный год — до 360 дней. Таково было устройство в Египте и изначально также в Вавилоне. Первобытные люди понимают дроби только с крайним трудом. Чтобы исправить расхождения, примерно каждые шесть лет вводились дополнительные месяцы.

С этого времени мы можем проследить высокую репутацию числа двенадцать. Зодиак был разделен на двенадцать домов, в каждом из которых Солнце должно было пребывать по месяцу. День и ночь были каждый разделены на двенадцать часов. Круг был разделен на 360 градусов, соответствующих количеству дней в году, так что положение Солнца в полдень должно было продвигаться на один градус неба изо дня в день. Поскольку Луна доминировала в хронометрии, во многих местах было введено усложнение, которое должно было вызвать значительную путаницу. Мы видели, что австралийские негры давали четыре разных названия Луне в ее четырех разных фазах. Большое изменение во внешнем виде Луны от четверти к четверти делает такое деление естественным. Поэтому синодический месяц был сделан состоящим из четырех частей, называемых неделями. Поскольку продолжительность месяца составляет 29,53 дня, было подставлено ближайшее число, равномерно делящееся на четыре, а именно 28, и таким образом каждой неделе было отведено семь дней, что привело к ошибке не менее чем в 5,5%.

Установлению этой недели в значительной степени способствовало предположение о семи блуждающих звездах. Жрецы обнаружили, что помимо Солнца, Луны и Венеры, четыре другие звезды меняют свое положение на небосводе по отношению к неподвижным звездам, которые всегда, по-видимому, сохраняют свои относительные расстояния. Этими четырьмя блуждающими звездами были Меркурий, Марс, Юпитер и Сатурн. Каждый день недели был посвящен одной из семи блуждающих звезд и получил свое название. Эти названия сохранились до наших дней, например, воскресенье (Sunday) — день Солнца, понедельник (Monday) — день Луны и т. д. Лунный календарь, установленный по религиозным соображениям, вытеснил более рациональный, который, однако, сохранился в Египте и был восстановлен на Западе во время Французской революции, хотя, к сожалению, лишь на короткое время (1793–1805). В результате синодический месяц, чтобы соответствовать календарю, был изменен не только на полдня до тридцати дней, но и на полтора дня до двадцати восьми дней. Если бы придерживались десятилетий, у нас были бы месяцы по тридцать дней и либо пять високосных месяцев по тридцать одному дню каждый (в високосный год шесть), либо полдесятилетия, вставленного в новый год.

Помимо семи блуждающих звезд, известных древности (в настоящее время наблюдается более восьмисот планет), важную роль играли несколько других звезд и созвездий. Магеллановы облака, считавшиеся злыми, и Плеяды привлекали внимание уже австралийских негров. В северном полушарии, где возможность наблюдения Магеллановых облаков мала, так как они расположены близко к Южному полюсу, Плеяды привлекали большее внимание, и финикийцы, в частности, по-видимому, проявляли интерес к этому созвездию. От них почитание Плеяд распространилось на большую часть Африки, где мы теперь к своему удивлению находим это звездное скопление воспроизведенным вместе с символами Солнца, Луны и Венеры. Гомер также упоминает Плеяды и несколько других созвездий, а именно Гиады, Орион, Большая Медведица, а также звезды Сириус и Арктур. Во всяком случае, Плеяды часто занимали уникальное положение в старом мире. Сириус, самая яркая звезда на небесах, и Канопус, вторая по яркости, также принадлежащая к южному полушарию, но находящаяся лишь вдвое дальше от Южного полюса, чем Сириус, — обе вызвали внимание и поклонение первобытных людей, в данном случае южноафриканцев.

Наконец, народы, особенно вавилоняне и мексиканцы, приобрели более широкие знания о различных звездах. Поскольку самые важные из них — Солнце, Луна и Венера — направляли времена года, а следовательно, и все природные явления, определенное земное значение естественным образом приписывалось и более молодым. Не только времена года, месяцы, дни и часы управлялись каждый своей звездой, но и все в природе; разные ветры, провинции, профессии, органы тела, животные, люди — каждый обладал своей звездой и небесным покровителем. Были проведены всесторонние исследования этих соответствий и связей, и выводы делались из нематериальных подобий и часто совершенно произвольно — что касается людей, то из конфигурации звезд во время рождения. Так выросла огромная обширная коллекция учений о соответствии и симпатии, сопровождаемая детальным символизмом, целая квазинаука, которую никогда нельзя было подвергать сомнению, так как она возникла у непогрешимых жрецов. У вавилонян религия и наука полностью слились воедино, и даже искусство было полностью подчинено тем же интересам. Иногда утрата этого блаженного состояния вызывает вздох. К счастью, оно ушло, чтобы никогда не вернуться.

Восточная мудрость была перенесена в Грецию и там слилась с платоновско-аристотелевской философией. В этой форме вавилонское наследие господствовало над мыслью человечества до менее чем 200 лет назад. Самыми важными отраслями этой причудливой, так называемой науки были астрология и алхимия. Тихо Браге сам сделал целью своей жизни укрепление астрологии путем внесения в нее нового материала. Говорят, что Кеплер не верил в астрологию, но он тем не менее составлял гороскопы не только для принцев и лиц высокого положения, чтобы поправить свое экономическое положение, но и для своей собственной семьи. Вероятно, следы старого суеверия цеплялись за него, и, по-видимому, он думал: «Если это не приносит пользы, то и вреда не приносит».

Таким же образом алхимией занимались верные адепты, но чаще самозванцы, редко питавшие отвращение к «оккультным» наукам. Астрологи и алхимики существуют даже сейчас среди многочисленных приверженцев оккультизма; за высокую цену многие из них делают свои предсказания или продают свои секреты. Я слышал, как шведский инженер очень высокого ранга заявлял, что их прогнозы совпадали с событиями. Среди немногих алхимиков в Европе, большинство из которых, по-видимому, являются религиозными визионерами, Стриндберг представляет для нас определенный интерес. Теория соответствия играла очень большую роль в спекуляциях ученых до сравнительно недавнего времени. Она широко используется в более поздних фантастических трудах Сведенборга. Многочисленные следы можно найти также в самых слабых работах Стриндберга.

Известный французский химик Бертло дал ценный анализ метода алхимика по рассмотрению химических явлений. Его общий вывод заключается в том, что ложные принципы, которые сбили алхимиков с пути, восходят к философским теориям Платона и Аристотеля относительно состава материи. Нечто подобное можно сказать и об астрологии. Она играет с идеями собственного изготовления, почти не имеющими основания в реальности. Результат почти полностью лишен ценности.

Величайший астроном в Вавилоне, Кидинну (около 200 г. до н. э.), составил таблицы большой точности, дающие положение звезд. В этой работе он использовал наблюдения, собранные в течение тысяч лет. Эти эфемериды также предназначались в качестве источника писания для чтения судьбы людей и для определения благоприятного момента для начала предприятия. Во всяком случае, они помещали большой доход и власть над душами в руки правящего жречества. Не похоже, чтобы эти жрецы были способны подняться до попытки физического объяснения природы звездных тел. Это, вероятно, также считалось опасным. Звезды были божествами, состоящими из более чистой и утонченной материи, чем та, что найдена на Земле. Было бы не невероятно, что боги нанесли бы мщение тому самонадеянному, кто осмелился вторгнуться в их тайны и вынести суждение об их особенностях.

К счастью, в Греции существовало другое направление в философии, помимо схоластического и платоновско-аристотелевского. Но оно было представлено главным образом в южной Италии, Сицилии и позже в Александрии. Уже последователи Пифагора сделали важный прогресс к решению звездных проблем. Кульминационная точка была достигнута Аристархом Самосским, который жил в Александрии около 2100 лет назад. Он установил за 1700 лет до Коперника гелиоцентрическую систему. Часто говорят, что его работа была малоценной, так как Копернику тем не менее пришлось делать ее заново. При этом забывают, что Коперник сам цитирует философов древности, которые выражали теории в согласии с гелиоцентрической системой, и прямо заявляет, что он был достаточно смел, чтобы выдвинуть свои гипотезы, потому что можно было упомянуть так много выдающихся авторитетов, которые поддерживали их. Коперник не осмелился полностью порвать с системой Птолемея и был достаточно непоследователен, чтобы частично использовать ее в своих расчетах движения звезд.

Мы в последнее время продвинулись дальше по пути Пифагора и Аристарха, Коперника и Галилея, и мы усовершенствовали их методы до высокой степени. Прогресс в астрономии и родственных науках в наши дни совершается с головокружительной скоростью, если измерять по меркам древности. Иногда мы слышим предупреждающий голос, просящий нас проявить больше почтения к философии, непосредственно происходящей от платоновско-аристотелевской. Тот, кто хоть немного знаком с историей естествознания, поймет нас, когда мы ответим: «С нас этого более чем достаточно».

То, что не-естествоиспытатели иногда имеют своеобразное представление о нынешнем статусе астрономии, хорошо иллюстрируется заявлением одного из наших ведущих теологов в рецензии на популярную астрономическую работу, где он заметил, что астроном сегодняшнего дня не продвинулся далеко за пределы тех, кто в древние времена также мог предсказывать затмения Солнца. Предсказания тогда основывались на повторениях затмений через регулярные интервалы, подобно тому, как предсказывались новолуния, с той лишь разницей, что последние происходят гораздо чаще.

Наши знания о небесных телах сегодня и пятьдесят или шестьдесят лет назад — это две большие разницы, то же самое верно и для сравнения последних с представлениями античности. Но мы не должны забывать, что наша блестящая современная наука о звездах берет свое начало из стремления людей измерять время и, в частности, из их потребности предвидеть запасы продовольствия на грядущие дни.

ГЛАВА II ЗАГАДКА МЛЕЧНОГО ПУТИ

Темными, но звездными ночами великолепный небосвод украшен неровной полосой света, которая описывает извилистый путь по небесам. Она продолжается и в тех частях, которые скрыты от нашего взора, так что можно сказать, что она опоясывает небосвод, словно пояс. Эта полоса, наиболее яркая в Северном полушарии, называется «Млечный Путь». Она образует с экватором угол около 60° и делит небосвод на две почти равные части — северная, однако, немного больше.

1 Дословный перевод шведского названия — «Зимний путь».

Млечный Путь, не меньше других звездных явлений, привлекал внимание людей с древности. Племя диери в Центральной Австралии говорит, что Млечный Путь — это небесный поток, а мексиканцы считают его источником всего сущего. Традиция пыталась объяснить его происхождение. Из-за молочного вида римляне называли его «Via Lactea» — название, которое сохранилось в переведенном виде в большинстве современных языков. Это название связано с легендой о младенце Геркулесе, который сосал грудь Юноны, и когда разгневанная богиня оттолкнула его, молоко разлилось по небу.

Тем не менее, человечество вплоть до двухсотлетней давности имело слабое представление о чрезвычайной важности Млечного Пути. Анаксагор и Демокрит, однако, предполагали, что он состоит из скопления чрезвычайно мелких и плотно расположенных звезд, каждая из которых имеет природу нашего Солнца. Птолемей почти две тысячи лет назад описал его положение на небосводе, и его наблюдения остаются верными и сегодня, насколько позволяют определения невооруженным глазом. Когда Галилей ввел телескоп, представление о Млечном Пути как о состоящем из бесчисленных звезд было подтверждено. Почти двести лет назад Сведенборг в своих космогонических размышлениях рассматривал нашу Солнечную систему как часть Галактики. Райт, Кант и Ламберт в дальнейшем развили эти теории.

Первый важный шаг вперед был сделан великим Уильямом Гершелем в его статистических исследованиях. Он продемонстрировал, что звезды расположены ближе друг к другу, чем ближе они находятся к Млечному Пути. Это в основном верно для малых звезд, невидимых невооруженным глазом, в то время как более яркие звезды распределены по небу более равномерно. В некоторых частях Млечного Пути звезды сгруппированы более чем в сто раз плотнее, чем у его полюсов — то есть в точках, наиболее удаленных от Галактики. Исследования Гершеля были продолжены и дополнены Струве, а позднее — многочисленными другими учеными.

Благодаря этим исследованиям было установлено, что Млечный Путь является, так сказать, фундаментом, на котором построена видимая нам звездная система. Были изучены все виды звездных тел, и их распределение оказалось симметричным относительно плоскости Галактики. Большинство из них сильно сконцентрировано вокруг Млечного Пути. К ним относятся новые звезды, которые время от времени вспыхивают, как хорошо известная новая звезда в Персее 1901 года, и почти все они появились в Млечном Пути или в его непосредственной близости. Мы также находим там неправильные туманности — огромные, сильно разреженные объемы газа, среди которых наиболее известна туманность Ориона, и которые, по-видимому, составляют первобытную материю, из которой рождаются звезды. Мы могли бы также упомянуть звездные скопления — плотные, шарообразные агломерации звезд, и так называемые планетарные туманности, которые — по крайней мере, в своей видимой внешней оболочке — также состоят из скоплений газа со сферической или эллипсоидной формой. Многочисленные спиральные туманности, с другой стороны, те странные звездные тела, к которым мы позже вернемся, несравненно чаще встречаются в областях, окружающих полюса Галактики, чем в остальной части неба.

Многие астрономы считали сам Млечный Путь туманностью. Наиболее распространенная теория, несомненно, заключается в том, что он тесно соответствует спиральной туманности — мнение, которое нашло особенно горячего сторонника в лице голландского астронома Истона (см. Рисунок 1). Несколько лет назад профессор Болин высказал мнение, что он наиболее близок к планетарной туманности, или, точнее, к кольцевой туманности, которая, как предполагается, вырастает из планетарной эллипсоидной туманности за счет того, что газообразное вещество вытесняется от ее полюсов к экватору. Представляет определенный интерес то, что эта теория поддерживает гипотезу Сведенборга — тем не менее маловероятную — о происхождении планет в Солнечной системе. Как мы увидим позже, концепция Истона имеет больше оснований в свою пользу.

Если классифицировать звезды по возрасту, они снова распределяются с Млечным Путем в качестве опорной точки. Итак, давайте рассмотрим их эволюцию, которая по разным причинам считается протекающей следующим образом. Мы можем начать с того момента, когда звездная материя существовала на стадии туманности. Тогда она излучала свет, характерный для определенных раскаленных газов, главным образом двух самых легких — водорода и гелия, а также еще одного, в остальном неизвестного газа под названием небулий (туманное вещество). Эти газы позже конденсировались, и рядом с яркими линиями вышеупомянутых газов начали появляться темные спектральные линии. Звезды на этой стадии, названные в честь их первооткрывателя звездами Вольфа-Райе, встречаются только в непосредственной близости от Млечного Пути. Более поздняя стадия их эволюции представлена так называемыми гелиевыми звездами, в спектре которых преобладают темные линии гелия. Они значительно сконцентрированы вокруг нашей Галактики. Несколько более равномерно распределены, но все же с решительно большей частотой в окрестностях Млечного Пути, появляются водородные звезды, характеризующиеся сильно развитыми водородными линиями и несколько отступающими гелиевыми линиями. Эти звезды более развиты, чем гелиевые, и образуют вместе с ними группу белых звезд, названных так по цвету их света. Следующими в эволюции идут желтые звезды, к которым принадлежит наше Солнце. В их спектре появляются темные металлические линии. Они распределены более равномерно, чем упомянутые ранее группы. Еще более справедливо это для красных звезд, спектры которых содержат характерные полосы химических соединений и поэтому выдают сравнительно продвинутое охлаждение. Они довольно равномерно распределены по небу, но все же несколько более многочисленны в окрестностях Млечного Пути, чем вдали от него.

Fig. 1. The Milky Way, pictured as a spiral nebula
by Easton

Эти факты продемонстрированы в статистике Э. К. Пикеринга, директора Гарвардской обсерватории, который разделил небосвод на четыре равные зоны, первая из которых ближе всего к Млечному Путю (и включает его), а последняя содержит галактические полюса. Его таблица показывает процентное содержание различных звезд в каждой из четырех зон.

Galactic Latitude | Helium Stars | Hydrogen Stars | White Yellow Stars | Yellow Stars | Red Stars
±8.1° | 51.2 | 37.4 | 29.7 | 29.4 | 26.7
±21.6 | 31.7 | 28.6 | 27.9 | 26.7 | 27.6
±39.8 | 11.9 | 18.3 | 21.1 | 21.9 | 23.6
±62.3 | 5.2 | 15.7 | 21.3 | 22.0 | 22.1
Number of stars observed | 716 | 1885 | 1329 | 1719 | 457

Разница наиболее выражена в двух первых группах; в трех последних она мала, но несомненна. Равномерное распределение соответствовало бы 25 процентам во всех четырех делениях неба.

Эта обширная статистика, охватывающая 6106 звезд, по-видимому, указывает на то, что звезды на своей первой стадии находились внутри Млечного Пути, но впоследствии удалялись по мере старения. Это приводит нас к мысли, что они возникли из неправильных, туманных скоплений, которые встречаются в Млечном Пути и его окрестностях, или, точнее, из подобных образований, которые ранее существовали в этих регионах, но теперь сгруппировались в звезды. Это очень хорошо согласуется с другим наблюдением. С помощью спектроскопа было определено движение различных звезд относительно точки, где сейчас находится Солнце. Было обнаружено, что скорости тем выше, чем старше звезды, как показано в таблице ниже, взятой в основном из исследований известного астронома Кэмпбелла.

Mean velocity of:
Irregular nebulæ |  0 | Km. | ( 0 Miles ) | per sec.
Wolf-Rayet stars |  4.5 | ” | ( 2.8 ”   ) | ” ”
Helium stars |  6.5 | ” | ( 4.0 ”   ) | ” ”
Hydrogen stars | 11 | ” | ( 6.8 ”   ) | ” ”
Yellow stars | 15 | ” | ( 9.3 ”   ) | ” ”
Red stars | 17 | ” | (11.5 ”   ) | ” ”
Planetary nebulæ | 25 | ” | (15.5 ”   ) | ” ”

К этим цифрам можно сделать несколько замечаний, основанных на недавних наблюдениях. Среднее расстояние между нами и звездами в каждой группе различно, и желтые звезды, к которым, собственно, принадлежит наше Солнце, являются ближайшими к нам в пространстве. Поэтому их легче наблюдать, чем звезды в других группах. Статистика Кэмпбелла по этой причине включает также меньшее количество звезд в этом классе, чем в других. Вполне вероятно, и астроном Хальм считает это верным, что средняя скорость меньших звезд выше, чем больших. Это состояние существует в смеси различных молекул газа, с которой блестящий французский ученый Анри Пуанкаре сравнивал толпу звезд, поскольку более тяжелые молекулы обладают более медленным движением. Чтобы подтвердить это, У. С. Адамс из обсерватории Карнеги на горе Уитни сравнил звезды равной скорости на их собственных орбитах. Такие звезды считаются в среднем одинаково удаленными от нас. Он нашел теорию Хальма подтвержденной. Средняя скорость водородных звезд была снижена с 11 км (6,8 мили) до 7,5 км (4,7 мили), желтых звезд — с 15 км (9,3 мили) до 9,2 км (5,8 мили), а красных звезд — с 17 км (11,5 мили) до 14 км (8,7 мили), в то время как скорость гелиевых звезд осталась неизменной. Последовательность звезд, расположенных по скорости в луче зрения, очевидно, не меняется этим новым расчетом.

Что касается движения планетарных туманностей, следует упомянуть, что Кэмпбелл в этой связи выполнил большое количество новых определений, согласно которым средняя наблюдаемая скорость этих крупных тел в луче зрения должна быть увеличена не менее чем до 42 км (26 миль) в секунду.

Кэмпбелл и Мур приводят следующие интересные данные относительно туманности N. G. C. 7009 (Рис. 2):

«Измерения вращательной скорости туманности позволяют нам сделать некоторые интересные выводы относительно ее массы. При наиболее правдоподобном предположении о расположении оси вращения орбитальная скорость туманного материала, находящегося на расстоянии 9 угловых секунд от центра, составляет около 6 км (3,7 мили) в секунду. Если мы предварительно предположим, что масса центрального ядра равна массе Солнца, закон Кеплера, связывающий период обращения с расстоянием от ядра, определенно говорит нам, что туманность находится от нас всего в 8,9 световых годах. Это следует рассматривать как невероятно малое значение, учитывая другие свидетельства, относящиеся к этому вопросу. Для предполагаемых расстояний в 100 и 1000 световых лет, которые, как мы имеем основания полагать, являются более вероятными порядками расстояний до туманностей, массы туманности составили бы соответственно 11,3 и 113 масс Солнца, а соответствующие периоды вращения — 1371 и 13 710 лет. Из этих соображений кажется несомненным, что масса планетарной туманности N. G. C. 7009 в несколько раз превышает массу Солнца. Таким образом, туманность способна, с точки зрения своей массы, развиться в систему более претенциозную, чем наша Солнечная система».

«Несколько размышлений об этой туманности могут быть небезынтересными и ценными».

«Слабые расширения к востоку и западу от эллиптической фигуры предполагают наличие опоясывающего кольца материалов, главная плоскость которого, проходя через ядро, проходит также вблизи нашего (наблюдателей) положения в пространстве. Эти расширения заканчиваются конденсированными ядрами на равных расстояниях от ядра и на точно противоположных сторонах от него. Слабые расширения и конденсации могут быть и, вероятно, в значительной степени являются эффектом проекции такого кольца с ребра, как в случае с кольцами Сатурна, когда наблюдатель находится в плоскости колец. Формы двух конечных конденсаций, и особенно крыло, простирающееся вверх и наружу от восточной конденсации, предполагают, что мы находимся не точно в плоскости предполагаемого кольца».

«Форма основной туманности представляется эллипсоидальной, а не преимущественно эллиптической».

«Пространство, непосредственно окружающее центральное ядро, кажется относительно пустым. Помимо ядра, основная масса видимой туманности существует в ярком кольце, грубо эллиптическом по своим внутренним и внешним границам, которое занимает область примерно на полпути между ядром и внешним краем туманной структуры. Яркое кольцо, вероятно, в действительности является эллипсоидальной оболочкой; проекция такой оболочки на плоскость, перпендикулярную лучу зрения, естественно, показала бы относительно темную центральную область, но принцип проекции может быть не единственным задействованным фактором».

«Если эта туманность находится в процессе развития в Солнечную систему, то есть признаки системы, имеющей определенное сходство с нашей Солнечной системой. Наши четыре внешние планеты имеют общую массу в 225 раз большую, чем масса четырех внутренних планет. Аналогично, в N. G. C. 7009, по-видимому, наблюдается нехватка материала для формирования планет вблизи ядра и изобилие материала для планет на больших расстояниях от ядра».

Рис. 2. Планетарная туманность N.G.C. 7009 (составной рисунок, по фотографиям туманности Кертиса, сделанным с помощью отражательного телескопа Кроссли. Масштаб указан в угловых секундах).

Из Трудов Национальной академии наук США.

Интересные наблюдения были представлены недавно также в отношении крупнейшей среди неправильных туманностей, а именно туманности Ориона. Три астронома в Марселе — Бурже, Фабри и Бюиссон — обнаружили, что части этой туманности в окрестностях так называемого трапециевидного скопления и очень близко друг к другу движутся с разными скоростями и что эта разница может достигать 10 км (6,2 мили) в секунду. Юго-восточная часть приближается к нам, в то время как северо-восточная удаляется. Следовательно, в этом регионе несомненно происходит бурное вихревое движение. Это наблюдение было подтверждено известным чикагским астрономом Фростом, который использовал иной метод исследования, чем его предшественники. Он отметил различия в скорости, достигающие 11 км (6,8 мили) в секунду между точками, удаленными от трапеции не более чем на две угловые секунды.

Если поэтому мы говорим, что неправильные туманности в среднем не обладают движением, это утверждение не исключает важных локальных отклонений от правила внутри туманностей, указывающих на трансформацию, которая, вероятно, ведет к концентрации туманного вещества к центру вихря.

Оставляя в стороне, для начала, планетарные туманности, оказывается, что исходная материя звезд стоит на месте в пространстве, что их средняя скорость увеличивается с возрастом и приближается к среднему значению около 18 км в секунду, или примерно в 1000 раз превышает скорость обычного пассажирского поезда. Наше Солнце, в частности, движется со скоростью 20 км (12,4 мили) в секунду к точке в созвездии Геркулеса, в 30 градусах к северу от экватора.

Какую же силу, скажем мы, вызывает движение звезд? Насколько нам известно, никакую, кроме гравитации. Поэтому кажется, что газообразная первобытная субстанция звезд не подчиняется этой силе. Однако было бы рискованно делать такое предположение, так как газы также обладают весом, и даже самые разреженные слои земной атмосферы оказывают барометрическое давление в силу их притяжения к массе Земли. Скорее, неподвижность туманностей обусловлена частыми столкновениями между молекулами в любом количестве газа, даже если он разрежен до такой высокой степени, как в туманностях. Таким образом, молекулы, так сказать, уравновешивают друг друга, так что различные части газовых скоплений вскоре приходят в состояние покоя относительно друг друга. Неправильные газовые туманности вокруг Млечного Пути образуют поэтому непрерывное целое. Иное положение дел наблюдается в отношении конденсированных звездных тел, таких как звезды. Они могут в самой плотной толпе двигаться миллиарды лет, прежде чем столкнутся; но они могут, с другой стороны, войти в туманные массы и тем самым претерпеть постепенное замедление. Мы сейчас говорим о звездах, движущихся вне паровых облаков. Они поэтому ничем не ограничены, и чем дольше они подчинялись гравитации без препятствующих столкновений с туманной материей, другими словами, чем больше времени прошло с тех пор, как они вышли из газовых скоплений, которые дали им рождение, тем быстрее их движение. Их (средняя) скорость, конечно, не может превышать определенного предела, который в наших частях Вселенной, по-видимому, составляет около 18 км (11,2 мили) в секунду. Измерения Кэмпбелла показывают, что для самых молодых звезд (всех, кроме красных) скорость наибольшая в плоскости Млечного Пути, что вполне естественно, так как притягивающая материя здесь наиболее обильна.

Планетарные туманности обладают большей скоростью, хотя они, состоя из туманных паров, находятся на первой стадии эволюции. Еще быстрее движутся спиральные туманности, согласно измерениям Вольфа из Гейдельберга. Это показывает, что они имеют иную природу, чем неправильные туманности, которые образуют матрицу Млечного Пути. Более тщательное изучение немногих — тринадцати всего — планетарных туманностей, определенных американским астрономом Килером, убедило меня, что они приближаются к Галактике от ее полюсов с умеренной скоростью, а впоследствии под влиянием ее притяжения искривляют свою орбиту, быстро набирают скорость и, наконец, устремляются в ближайшую часть Млечного Пути с очень высокой скоростью.

Большое их количество, несомненно, попадает в туманы или звездные скопления Млечного Пути после воздействия многочисленных столкновений и сметания всей материи на своем пути. Такие чисто выметенные следы очень распространены в области Млечного Пути. Одним из самых красивых примеров является так называемая туманность Кокон в созвездии Лебедя. Она оставила в своем кильватере темную расщелину, на дне которой, однако, видны чрезвычайно маленькие и, очевидно, очень далекие звезды, согласно немецкому астроному Вольфу (см. «Миры в становлении», стр. 172, Рис. 55).

Большая средняя скорость планетарных туманностей указывает на то, что они изначально не принадлежали к Галактической системе, к такому выводу пришел и Болин, но по другим причинам. Тем не менее, они более обильны в окрестностях Млечного Пути, чем в других частях неба. Этот факт, если смотреть поверхностно, может привести к убеждению, что они являются коренными для Галактической системы, но объясняется их концентрацией в соответствии с гравитацией к Млечному Путю.

Совсем недавно (1917) Ван Маанен определил расстояние до одного из этих чрезвычайно интересных небесных тел, внесенного в Новый общий каталог под № 7662. Его расстояние оказалось всего около 140 световых лет. Это примерно в шестнадцать раз больше расстояния до Сириуса и среднего расстояния до звезды пятой величины. Это обстоятельство очень хорошо согласуется с идеей о том, что эта туманность захвачена Галактической системой, к которой она приблизилась из очень отдаленных частей пространства за пределами Галактической системы.

Одно из самых замечательных астрономических открытий последних лет было сделано Каптейном, который благодаря этому, а также другим достижениям, занял, пожалуй, высший ранг среди астрономов сегодняшнего дня. Он показал, что звезды, устремляющиеся в окрестностях Солнца, принадлежат к двум большим группам: одна идет из созвездия Ориона, а другая — почти под прямым углом (100°) из созвездия Скорпиона. В первой мы находим почти все изученные до сих пор гелиевые звезды. Мы ранее видели, что эти звезды стоят почти неподвижно относительно Галактики, в то время как неправильные туманности вообще не обладают движением относительно той же опорной точки — а Галактика является естественной линией отсчета для всех астрономических измерений — так что движение первой упомянутой группы звезд к Солнцу в основном обусловлено собственным движением Солнца. Эта группа, согласно Каптейну, подчиняется закону относительных звездных скоростей даже лучше, чем объединенный мир всех звезд; таким образом, относительно Солнца гелиевые звезды — самые медленные, желтые звезды — самые быстрые, в то время как водородные звезды занимают промежуточное положение, что является самоочевидным следствием их собственной скорости относительно Галактики, которая увеличивается от гелиевых звезд к желтым.

Каптейн показал другую закономерность в этой группе, которая легко объяснима. Мы ранее упоминали, что желтые звезды наиболее, а гелиевые наименее удалены от своего места рождения в Млечном Пути. Результат заключается в том, что желтые звезды кажутся (в среднем) приходящими из точки, более удаленной от Галактики, чем кажущееся происхождение водородных звезд, и еще более удаленной, чем у гелиевых звезд. Из-за относительно высокой скорости желтых звезд в разных направлениях их поток кажется более дивергентным, чем поток водородных звезд, а гелиевые звезды движутся почти параллельными путями (почти прямо противоположно истинному движению Солнца относительно Галактики).

Подобные закономерности были найдены Каптейном во втором звездном дрейфе, что заставило бы нас думать, как, собственно, и предполагает Каптейн, что эти звезды также развились из первоначального туманного облака, которое прибыло в наши окрестности из неизвестной дали, но теперь израсходовано на формирование соответствующих звезд. Здесь снова желтые звезды должны были уйти дальше от своей матрицы, чем белые водородные звезды. Гелиевые звезды очень редки в этом дрейфе, так что надежной статистики для них пока не составлено.

Одной из самых трудных проблем космогонии было создание теории, объясняющей происхождение Галактической системы. Мы можем почти ежегодно наблюдать, как новые звезды вспыхивают, чтобы быстро угаснуть и через несколько лет вернуться к своей старой незначительности — то есть они становятся невидимыми невооруженным глазом, хотя через мощные линзы мы часто можем обнаружить чрезвычайно слабую звезду на их месте. Как правило, туманность планетарного типа формируется в течение нескольких месяцев. Несколько позже туманность превращается в звезду Вольфа-Райе. Интересно отметить, что Райт обнаружил, что центральные тела в некоторых планетарных туманностях являются звездами Вольфа-Райе. У нас есть веские основания полагать, что эта вспышка света означает столкновение двух слабо светящихся или, возможно, потухших звезд. Новые огни появляются также в звездных регионах, где плотность звезд очень велика, особенно в Млечном Пути или его окрестностях.

Мы видим поэтому неоднократно, как возникают туманности с заключенными в них центральными звездами. Они напоминают нам в известной степени Галактику с ее облаками и звездами, и вдоль пути, таким образом предложенного, были сделаны попытки достичь решения загадки. Трудность заключается в том, что светила, чье столкновение создает «новые звезды», малы, вероятно, меньше нашего Солнца, в то время как масса, собранная в Млечном Пути, скорее всего, в триллионы раз больше массы Солнца. Правда, мы знаем несколько уникальных звезд, таких как Арктур, которые превышают наше Солнце по размеру в несколько десятков тысяч раз, но даже две такие звезды не объяснили бы массу Галактики, и, кроме того, вероятность того, что два звездных тела таких редких размеров столкнутся, настолько мала, что ее следует оставить без внимания.

2 Американская и французская нумерация; миллиарды согласно шведскому и английскому употреблению.

Звездные дрейфы Каптейна, содержащие многие тысячи или, вероятно, миллионы звезд, по-видимому, служат мостом, который ведет к решению загадки Млечного Пути. Эти дрейфы были когда-то огромными газовыми облаками, по массе, вероятно, в несколько миллионов раз большими, чем масса Солнца. Они также имели протяженность, равную триллионам звезд. Вероятность встречи двух таких газовых дрейфов сравнительно велика и не должна быть намного меньше, чем для вхождения звездного дрейфа в Млечный Путь, событие, которое действительно произошло, как показал Каптейн.

Когда встречаются два таких огромных газовых облака, каждое с космической скоростью около 20 км в секунду, не пройдет много времени, прежде чем газовые молекулы в области взаимопроникновения будут замедлены в своих первоначальных движениях. Чрезвычайно сильная концентрация и нагрев произошли бы на этой территории, которая окружена сравнительно холодными и тяжелыми массами, остающимися незатронутыми, потому что они находятся вне области удара. Определенная степень выравнивания естественно произошла бы в слоях, прилегающих к границе между активными и неактивными частями, и первые, кроме того, были бы приведены в быстрое вращение вокруг оси, перпендикулярной плоскости, содержащей два первоначальных движения. Из-за большой вязкости газов, особенно при высокой температуре, центральная часть вращалась бы как единое целое. Таким образом, она образовала бы диск из газообразного вещества. Этот диск был бы самым толстым посередине и становился бы тоньше к краю, где центробежная сила действует наиболее мощно.

Fig. 3. N.G.C. 4594. Exposure = 2 hours. 1mm = 6”7.

Из Трудов Национальной академии наук США.

Такая дискообразная туманность была исследована астрономом Ф. Г. Пизом из обсерватории Карнеги на горе Уитни. С помощью спектроскопа он изучил движение туманности № 4594 в Новом общем каталоге (см. Рис. 3). Считается, что это тело является спиральной туманностью, подобной тем, что на Рис. 4 и 5, но видимой сбоку, так что спирали выглядят как полоса. Как показывает снимок, эта полоса прорезана толстой темной линией, что, как полагают, обусловлено холодным несветящимся пылевым облаком за пределами спирали. Яркая полоса наиболее широка в центре. Кривизна темной средней линии в форме дуги, вершина которой направлена вниз, в сочетании с тем фактом, что большая часть света падает выше этой дуги, указывает на то, что мы видим туманность не точно с ребра, а с верхней (северной) стороны плоскости, проходящей через рукава туманности. Ядро удаляется от нас с головокружительной скоростью 1180 км (730 миль) в секунду. Восточный край, т. е. левый на снимке, удаляется с еще более высокой скоростью 1630 км (1100 миль) в секунду, в то время как западный (правый) край отступает со скоростью всего 800 км (495 миль) в секунду. Согласно Пизу, туманность вращается как твердый диск, так что разница между скоростью любой точки и скоростью центра увеличивается в той же пропорции, что и расстояние рассматриваемой точки от центра. Вероятно, нам помешало наблюдать внешние части, соответствующие собственно спиральным рукавам, кольцо пыли, которое окружает туманность. Видимая часть занимает дугу в 2¼ минуты с каждой стороны от центра. Ее спектр соответствует спектру звездной группы F-5 среди желтых звезд в гарвардской классификации. Поэтому преобладает не свет когерентного газового облака, а скорее свет звезд, консолидированных внутри облака, и соответствующий звездам в Млечном Пути. Этот звездный свет настолько ярок, что он полностью подавляет излучение самого газового облака.

Такие части газового скопления, которые наиболее удалены от места столкновения, продолжают свой путь через пространство, мало затронутые притяжением центральной массы из-за большого расстояния. Части, более близкие к точке удара, получают орбиты, искривленные этим же притяжением, и кривизна становится тем острее, чем ближе к оси вращения. Одним из результатов взаимной гравитации между центральной массой и частицами во внешних секциях туманности является также то, что скорость в спиральных рукавах становится меньше, чем дальше рассматриваемая секция находится от центра, точно так же, как кометы в Солнечной системе движутся медленнее, чем дальше они удалены от Солнца. Но во всех частях за пределами центрального региона притяжение слишком слабо, чтобы придать круговые орбиты газообразному веществу. Все вещество в этих местах, следовательно, удаляется все дальше от центра. По мере того как спиральные рукава вытягиваются в прямые линии, такое вещество в конечном итоге покидает центральный диск совсем. Возможно, что в туманности, вычисленной Пизом, остается только сам диск.

Другой астроном на горе Уитни, А. Ван Маанен, исследовал туманность № 101 в каталоге Мессье (Рис. 4). Эта туманность лежит почти под прямым углом к лучу зрения, который, следовательно, почти совпадает с осью вращения. Движение различных частей этой туманности было рассчитано с помощью фотографий, сделанных в 1899, 1908 и 1914 годах, благодаря чему было зафиксировано ее измененное положение относительно окружающих неподвижных звезд. Из 87 точек в спиралях только 9 двигались по часовой стрелке, в то время как остальные 78 двигались в противоположном направлении. Средняя угловая скорость составляет 0,022 угловой секунды в год, что соответствует 85 000 годам для одного полного оборота на расстоянии 5 минут от центра. Абсолютная скорость в 2 угловых минутах от центра в 1,5 раза больше, чем на расстоянии 7,5 минут.

Рис. 4 воспроизведен с оригинала Ван Маанена. Он ясно показывает общую закономерность в движении составных частей, а также многочисленные исключения из правила. Такие исключения могут быть вызваны возмущениями из-за вторгающихся масс, которые передают свое собственное движение запутывающейся материи. Эти инородные тела, вероятно, конденсировали окружающие пары, и это создало яркие узлы, которыми усеяны спирали туманности. Движение вверх составляет в среднем 0,007 секунды в год. В то время как точки конденсации описывают пол-оборота вокруг центра, они удаляются от него примерно на вдвое большее расстояние, чем первоначальное. Поэтому более миллиона лет, вероятно, пройдет, прежде чем внешние части туманности будут настолько удалены от ядра, что спиральная форма туманности станет более не заметной.

Рис. 4. Внутренние движения в Мессье 101. Стрелки указывают направление и величину средних годовых движений. Их масштаб (0”1) указан на пластине. Масштаб туманности 1 мм = 10”5. Звезды сравнения заключены в кружки.

Из Трудов Национальной академии наук США.

Рис. 5. Спиральная туманность № 51 в каталоге Мессье; расположена в Гончих Псах и сфотографирована 7 и 8 февраля 1910 года в обсерватории Маунт-Вильсон в Калифорнии. Масштаб: 1 миллиметр = 5 угловых секунд.

Лира Геркулес Змееносец Орел Щит Лебедь Лисичка Стрела Змееносец Стрелец Скорпион Южная Корона Угольный Мешок Южный Крест Корабль Арго Киль Корабль Арго Корма Паруса С Единорог Единорог Возничий Цефей Персей Кассиопея Лебедь

Ясно, что Млечный Путь мог быть сформирован в результате столкновения двух огромных туманных газовых скоплений способом, только что описанным. Впоследствии и в силу величины Галактики были собраны большие количества блуждающей космической материи и малых звездных тел, иногда сопровождаемых более крупными скоплениями, такими как упомянутые планетарные туманности.

Насколько мы оправданы в том, чтобы рассматривать Млечный Путь как спиральную туманность, видно из снимка (Рис. 5), воспроизводящего фотографию известной регулярной туманности в Гончих Псах (Canes Venatici). Она показывает богатство деталей, ранее не предполагавшихся. Достижение было совершено в обсерватории Карнеги на горе Уитни в Южной Калифорнии с помощью оптических ресурсов, значительно превосходящих все прежние средства. Млечный Путь ранее сравнивался с этой туманностью, но из-за недостаточного увеличения их поразительное сходство до сих пор не было полностью осознано.

Предположим, Солнце находится в точке, отмеченной «S» на Рис. 5, и на некотором расстоянии над плоскостью снимка, тогда туманность, если смотреть с этой точки, выглядела бы примерно так, как Млечный Путь выглядит для нас. Посередине мы видим существенное ядро, а на его левой стороне — расщелину между двумя ветвями внутренней спирали. Левее мы видим только внешнюю спираль, сначала расширяющуюся влево, где она приближается к «S», затем сужающуюся, чтобы снова расшириться из-за большого скопления в нижней правой части спирали. Ось туманности соответствует самым плотным частям Галактики в Лебеде, петля во внутренней спирали — снова пустому пространству между Цефеем и Кассиопеей, узкая часть внешней спиральной ветви напоминает сужение у Альгениба, последующая диффузия соответствует широкой секции в Возничем и Единороге. В последующем узком месте мы видим внешнее туманное скопление, соответствующее в определенных отношениях Магеллановым облакам на нашем небосводе, хотя они более удалены и, по-видимому, не являются коренными для Млечного Пути. Далее в туманности следует массивная секция в нашей системе, представленная хорошо известным, гораздо менее компактным, но ярко светящимся трактом, содержащим Южный Крест. Здесь, от звезды Альфа в Центавре — ближайшей яркой неподвижной звезды к нашему Солнцу, «всего» 4,5 световых года или около 25 триллионов миль — начинается бисекция спирали, и, как ни странно, туманность аналогично раздвоена. Теперь внешняя спираль, простирающаяся слабой линией вверх от «скопления», начинает проявляться как слабая полоса, в то время как внутренняя спираль мощно выступает над «S», соответствуя блестящей секции Галактики в Щите и Орле. Раздел в туманности между этими двумя ветвями является аналогом 110-градусного длинного «зубца» в Млечном Пути между созвездиями Наугольника и Лиры. Многочисленные слабые мосты соединяют две ветви в туманности, так же как и в Галактике, согласно Вольфу.

3 До недавнего времени Альфа Центавра считалась неподвижной звездой, ближайшей к Солнцу. Сравнивая старые фотографии небосвода с недавними, известный астроном Барнард обнаружил, что очень маленькая неподвижная звезда — величины 10,5 и поэтому далеко не видимая невооруженным глазом — в созвездии Змееносца (прямое восхождение 17 ч. 58 м. 44 с., северное склонение 4° 27´.4, 1 января 1917 г.) обладает очень большим собственным движением. Она проходит за год 10,3 секунды по небосводу. Расстояние до этой звезды, которая имеет самое большое собственное движение из известных до сих пор, было позже определено как 3,3 световых года, или 3/4 расстояния от Альфы Центавра до нашего Солнца. Следовательно, ее скорость под прямым углом к лучу зрения вычислена как 49 км (32 мили) в секунду. Спектроскопические измерения показывают, что она приближается к нам со скоростью 91 км (56,5 мили) в секунду вдоль луча зрения. Общая скорость, следовательно, составляет 103 км (63 мили) в секунду, необычно высокое значение. Значение 3,3 световых года, использованное в этом расчете, было определено французским астрономом Гоннессиа, который нашел его путем изучения старых фотографий из Алжира. Он также вычислил параллакс этой звезды как 1 секунду. Согласно более поздним измерениям, приведенным в Гарвардских бюллетенях 616 и 617, ее параллакс составляет всего 0,7 секунды, и, следовательно, ее расстояние — 4,6 световых года, а скорость перпендикулярно лучу зрения — 70 км (43,5 мили) в секунду. Кэмпбелл в Ликской обсерватории определил ее лучевую скорость и обнаружил, что она приближается к Солнцу со скоростью 128 км (79 миль) в секунду. Ее полная скорость, согласно этим двум последним определениям, составляет 146 км (91 миля) в секунду.

Отнюдь не невероятно, что подобные открытия будут сделаны в будущем, так что обнаружится, что у Солнца больше звезд в его «непосредственной» близости, чем предполагалось ранее.

4 Американская и французская нумерация; шведское и английское употребление — биллион.

Соответствие действительно удивительно хорошее. Пропорции, конечно, несколько иные — в частности, центральная часть Галактики не так доминирует, что было проблематично для сторонников теории туманностей. Вероятно, она была изначально плотнее, но стала разреженной из-за формирования звезд, объясняя, например, большой разрыв между созвездиями Лиры и Лисички.

Чтобы дать лучшее представление о структуре Млечного Пути, здесь воспроизведены две фотографии, сделанные Вольфом, немецким астрономом в Гейдельберге, который проделал особенно ценную работу в этом отделе. Одна (Рис. 6) показывает секцию Галактики в Лебеде со звездой Денеб в центре и слева «Североамериканскую туманность», названную так по своей форме. Над Денебом находится темная «дыра» в Лебеде, а ниже — другая пропасть, не такая черная. Слева от «дыры» находится извилистый канал, окружающий так называемую туманность Кокон. (См. «Миры в становлении», стр. 172.)

Следующий снимок (Рис. 7) содержит в верхнем левом углу яркую звезду Альтаир в Орле, расположенную близко к мощному рукаву Галактики в этом созвездии. Правее находится более слабый рукав в Змееносце. Нижняя половина содержит самую блестящую часть Млечного Пути в созвездиях Щита и Стрельца. Яркие звезды редки, но более слабые бесчисленны: «Они сгруппированы в плотные скопления, и между ними рассеяна самая тонкая звездная пыль». — «Мы видим, как звездная лента растворяется в отдельные пучки, которые переплетаются в самые странные узоры. Эти облака звезд достигают своего наибольшего великолепия в нижней части карты».

Рис. 6. Млечный Путь между созвездиями Кассиопеи и Лебедя по фото М. Вольфа из Гейдельберга. Немного левее середины видна красивая туманность Америка.

Рис. 7. Млечный Путь в созвездиях Орла (верхняя половина) и Стрельца (нижняя половина). В верхнем левом углу видна яркая звезда Альтаир. Фото М. Вольфа из Гейдельберга.

Мы также воспроизводим (Рис. 8) от М. Вольфа фотографию в большем масштабе региона Гаммы (нижняя часть Рис. 7) в Орле с его «трезубой дырой», так названной из-за своей своеобразной формы, и в окрестностях которой изобилуют туманы и звездные облака. Этот снимок является более сложным аналогом более плоской фотографии «туманности Кокон» Вольфа. Кажется, как будто три или четыре звездных тела здесь вошли извне, смели звезды на своем пути и оставили чистые «улицы» позади. Вероятно, другие «пустые» пятна в окрестностях были сформированы подобным образом. Другая теория заключается в том, что такие темные места вызваны непрозрачными туманными образованиями, которые скрывают свет звезд позади от нашего взора.

Fig. 8. The trisected hole (Trifid-hole) in Eagle. Photo from M. Wolf of Heidelberg.

Благодаря этим снимкам мы получаем представление о том, каким образом нынешние звезды в Млечном Пути сгруппировались из первоначального туманного хаоса. Мы не можем избежать идеи о большом внешнем сходстве между комками, образованными в сворачивающемся или скисающем молоке, и теми, которые мы наблюдаем в Млечном Пути. Известный французский ученый Дюкло говорит в своей микробиологии: «В молоке, начинающем скисать, но еще полностью жидком, мы наблюдаем под микроскопом осаждение крошечных частиц. Поначалу их трудно увидеть, и они обнаруживаются только при легком смещении плоскости зрения. Позже они развиваются в отчетливые зерна, характеризующиеся броуновским движением, точно так же, как маленькие частицы глины.... Еще позже явление проявляется как устойчивая молекулярная агломерация. Зерна имеют тенденцию частиц глины к комкованию и осаждению».

Первые ядра конденсации в туманных облаках, несомненно, являются космической пылью, попадающей извне, и, возможно, также более крупными скоплениями, такими как метеориты и кометы. При существующей низкой температуре окружающие газы конденсируются в жидкое состояние на частицах пыли, которые в силу этих влажных оболочек цементируются в агрегаты такого размера, что гравитация преодолевает отталкивающее радиационное давление. Гравитация, подкрепленная замедляющими парами, далее сбивает эти агрегаты вместе. Этот процесс коалесценции сопровождается выделением тепла. Наконец, формируются маленькие звезды, затем группы таких звезд, в то время как пространства между ними, теперь сравнительно лишенные материи, кажутся темными, почти как сыворотка между хлопьями творога. До сих пор маленькие звездные тела окружены количествами пыли и газа, которые, однако, с продолжением конденсации становятся все более разреженными. Даже сейчас большие звезды в Плеядах, принадлежащие к гелиевой группе, появляются на фотографических пластинках с промежутками из больших пятен пылевых облаков. Они теперь, однако, настолько несущественны, что представляют мало препятствий для шествия могучих звезд. Процесс конденсации может быть значительно ускорен через вторжение объемных газовых туманностей, подобных туманности Кокон. Наконец, все газы в новой звезде конденсируются, то есть оболочка разреженных паров и пыли сжимается до такой незначительной толщины, что ее нельзя увидеть, кроме как, возможно, из непосредственной близости. Малые тела, собранные через трение о остатки первоначальной протяженной оболочки, блуждают как планеты вокруг нового солнца, сметая последние следы неприсоединенной материи. Конденсация на новом светиле оставляет «дыру» в туманности, которая таким образом превращается в звезды и их спутники, которые выходят из тумана и рассеиваются по небосводу.

Млечный Путь, по-видимому, находится на довольно продвинутой стадии этой эволюции.

«Бесконечно малое» представляет иногда удивительное сходство с «бесконечно большим».

Таким образом, мы можем сформировать представление о росте чудесной структуры, которая породила большинство звездных тел, которые мы различаем. Спиральные туманности, видимые на галактических полюсах, являются подобными образованиями, но, вероятно, гораздо более скромных размеров. Они могут сравниться с Млечным Путем, как меньшие планеты с Солнцем. Согласно недавним исследованиям, спиральные туманности, по-видимому, также обладают огромной скоростью, и они, вероятно, вторглись в Млечный Путь извне.

Как было сказано ранее, чрезвычайно замечательное представление о Млечном Пути существует у мексиканцев. Для них это Матрица всего, и она дала рождение звездам, самыми важными из которых являются Солнце, Луна и Венера. Эта идея, очевидно, очень хорошо согласуется с результатами исследований последних нескольких лет.

Наконец, несколько слов о протяженности Млечного Пути. Пока мы не смогли измерить ее; возможны только довольно неопределенные приближения. Вольф оценивает диаметр, то есть расстояние между двумя спиралями в точке, где сейчас находится Солнце, примерно в 10 000 раз больше расстояния от Солнца до ближайшей неподвижной звезды, Альфы в Центавре, которое, в свою очередь, примерно в 10 000 раз больше расстояния от Солнца до самой удаленной известной планеты, Нептуна, или в 300 000 раз больше расстояния от Солнца до Земли. Выраженное в обычных единицах, мы приходим к 40 000 световых лет или 400 000 триллионов километров (240 000 триллионов миль). Лорд Кельвин делает другую оценку — 6000 световых лет, то есть в семь раз меньше. Средний диаметр собственно туманности может быть примерно в пять раз больше, в круглых цифрах — сто тысяч световых лет, или один биллион биллионов километров (600 миллионов биллионов миль).

Подобно чудовищному осьминогу, Млечный Путь плывет в бездонном эфирном море. Его размеры примерно во столько же раз превышают размеры Земли, во сколько этот земной шар больше атома. Это побудило одаренного ирландского физика Фурнье д’Альба рассматривать небесные сферы как атомы, из которых системы порядка Млечного Пути построены точно так же, как Земля и другие звездные тела состоят из атомов, невидимых для нас, но измеренных с невероятной точностью.

Фурнье д’Альба идет еще дальше. В своем поэтическом полете он без колебаний наделяет организм Млечного Пути жизнью. Его эволюции нельзя отказать в определенном сходстве с жизненными процессами. Великая туманность обязана своим происхождением соединению двух индивидуумов, двух туманностей, встретившихся на своем пути через бескрайний космос. Там новорожденная плыла, расправляя свои щупальца в холодных эфирных волнах, и обретала субстанцию и силу за счет более мелких существ, которых достигали ее бушующие валы. Сейчас она достигла зенита своей эволюции и распадается на молекулы, или солнечные системы, которые, в свою очередь, состоят из звездных тел, или атомов внутри молекулы. В неистовом избытке юности они мчатся сквозь пространство, исполняя свою индивидуальную жизнь. Многие из них, несомненно, со временем снова станут пылью и послужат пищей для новой юной туманности. Другие погибнут от ледяной смерти, но будут возвращены к жизни при столкновении с туманностью или каким-либо другим звездным телом и дадут форму «новым звездам» или планетным облакам. Снова и снова звездные туманности будут проходить цикл существования и после жизни, длительность которой соразмерна их размерам, т. е. может исчисляться миллиардами миллиардов лет, дадут начало новым небесным существам. Так будет продолжаться вечно в вечном ритме.

ГЛАВА III КЛИМАТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ВОДЯНОГО ПАРА

Когда Аристотель, наш ведущий ученый в области космографии на протяжении двух тысяч лет, около двадцати трех веков назад заложил основы своей естественной науки, он определил в качестве важных принципов влажность и тепло и их противоположности; ибо четыре элемента, из которых все было создано, были: земля, характеризующаяся сухостью и холодом; вода, которая была влажной и холодной; воздух, сочетавший влажность с теплом; и, наконец, огонь, который означал сухость и тепло. Несомненно, он рассматривал необходимые условия жизни, которые можно обозначить как влажность и тепло. Мы, по-видимому, согласились с тем, что вся жизнь берет начало в море, поэтому влажность можно считать первым требованием для ее появления на Земле. Что касается тепла, то жизнь уничтожается морозом и благоприятствуется повышенным теплом, по крайней мере до определенного предела, около 35°–40° C (95°–104° по Фаренгейту), каковая температура наиболее благоприятна для развития жизни, в то время как дальнейшее повышение вредно, так что уже ниже точки кипения воды жизнь страдает больше, чем при температурах ниже нуля. Фактически, геологи обнаружили, что различные эпохи в эволюции Земли лучше всего характеризуются их влажностью или сухостью. Чтобы прийти к ясному пониманию этих вопросов, мы кратко рассмотрим наши современные знания о том, какое значение для эволюции жизни на Земле следует придавать влажным и сухим периодам или местностям.

Все мы знакомы с тяжелым, насыщенным влагой теплом, которое встречает нас при входе в теплицу. Оно особенно благоприятно для роста растений и процветания низших животных. Для высших животных и человека влажное тепло не столь полезно. На открытом воздухе такой тепличный воздух существует только в тропиках. Особенно примечательны своим влажным теплом и сказочно пышной растительностью регион Конго и части Бразилии, прилегающие к реке Амазонке. У нашего величайшего ныне живущего климатолога Юлиуса Ханна я позаимствовал следующее описание такого климата:

«Изменения температуры между самым холодным и самым жарким месяцем в Конго очень малы: от 0,5° до 5° C (от 0,9° до 9° по Фаренгейту), в среднем около 3,5° C (6,3° по Фаренгейту). Разница между днем и ночью достигает почти трехкратного значения, или 9,5° C (17,1° по Фаренгейту). Сухой сезон становится короче по мере приближения к экватору, а в Экваторвиле и Бангале он сводится к нулю. В течение бездождевых месяцев над саваннами утром и вечером оседает плотный влажный туман. Низко висящие облака одинаковой толщины часто скрывают Солнце на целые недели. Только в сезон дождей мы видим чистое небо между ливнями. Этот сезон открывается и закрывается великолепными грозами, приходящими с востока. В Лулуабурге молнии наблюдаются не менее 106 дней в году. В сухой сезон ветер приносит с собой облака пыли, которая оседает на землю. Облачность в бассейне Конго огромна, так что в этой части света практически нет месяцев с ясным небом. В Виви число пасмурных дней составляет в среднем 74 процента, колеблясь от 63 процентов в августе до 83 процентов в ноябре. Влажность очень высока, варьируясь в Виви от 70 до 79 процентов, со средним значением 75 процентов, а в Болебо само среднее значение достигает 79 процентов. В сезон дождей жара иногда становится невыносимо гнетущей; удушливые испарения поднимаются от растительных остатков, которые быстро разлагаются в условиях чрезмерной влажности. Годовое количество осадков не достигает очень поразительных цифр; оно варьируется от 120 до 180 см (от 47 до 71 дюйма). В соседнем Габоне небо почти постоянно покрыто облаками в течение сухого сезона».

«Соответствующие регионы в Южной Америке местами характеризуются еще более высокой влажностью. В Икитосе у реки Амазонки она достигает не менее 83 процентов насыщения. Годовое изменение температуры составляет всего около 5° C (9° по Фаренгейту); в Пара (1,08° южной широты на побережье) оно сокращается до 1° или 1,5° C (от 1,8° до 2,7° по Фаренгейту). В течение двадцати четырех часов колебания значительно больше. Небо удивительно ясное между ливнями в сезон дождей. Во внутренних районах Гвианы дожди продолжаются с конца апреля до июля или даже до августа. Обильная роса обычна в бездождевую часть года, что поддерживает влажность. Солнце и Луна редко видны, а гигантские грозы возвещают о наступлении сезона дождей».

Подобные условия, по-видимому, преобладали в каменноугольный период, который характеризовался пышной растительностью. Могучие древесные стволы того времени падали в покрытые водой болота, из которых они выросли, и их разложение тем самым предотвращалось. Вместо этого они превращались в уголь, подобно торфу на современных болотах. Некоторое время считалось, что это указывает на то, что температура была не особенно высокой — Фрех оценивал ее примерно в 12° C (53,6° по Фаренгейту) (1910 г.). Но после открытия и последующего описания Кейльхаком (1914 г.) торфяников на Цейлоне, где средняя годовая температура составляет 26° C (78,8° по Фаренгейту), следует вернуться к более старой концепции, согласно которой растительность каменноугольного периода является свидетельством очень теплого климата. Судя по внешнему виду ископаемых растений, температура должна была быть почти одинаковой по всему земному шару. Картаус отмечает, что воздух приводился в движение лишь слабыми ветрами, поскольку деревья той эпохи с их огромными размерами, но хрупкими корневыми системами не смогли бы выдержать свежий бриз. Небо было скрыто за сплошным толстым покровом облаков, которые пропускали к земле лишь слабый свет. Неподвижный воздух был почти насыщен влагой. Пышность растительности, превосходящая все существующее сегодня, указывает на благоприятно высокий процент углекислого газа в воздухе. Это в сочетании с влажностью и плотными облаками приводило к тому, что тепловое излучение Солнца почти полностью поглощалось верхними слоями атмосферы, в которых благодаря этому поддерживалась сильная циркуляция. В результате тепло было почти уравнено между полюсами и экватором, а под облачным покровом почти постоянная температура царила день и ночь, летом и зимой. Влажный воздух стоял почти неподвижно и наполнялся густым туманом при малейших изменениях температуры. Недостаток света препятствовал развитию цветов, и процветающие растения принадлежали главным образом к папоротникам и хвощам. Сосны и ели были еще сравнительно редки. Условия в болотистых регионах, где процветала растительная жизнь, были почти идентичны тепличным, если бы мы задернули плотную вуаль перед окнами в стенах и потолке, так что царили бы постоянные сумерки.

В этом однородном климате растительная жизнь развивалась значительно быстрее животной. Плотные облака могли накапливать значительные количества тепла в экваториальном поясе за счет испарения в своих верхних слоях, а сильные ветровые бури над облаками переносили водяные пары в более холодные регионы, где тепло высвобождалось при образовании новых облаков. Течения в океанах сейчас в значительной степени обеспечивают этот перенос тепла и придают, например, побережью Норвегии и, по сути, всей Западной Европе ее удивительно мягкий, благоприятный для жизни и цивилизации климат, но в каменноугольном периоде ту же задачу выполняли влажные воздушные потоки. Они двигались значительно быстрее и равномернее, чем океанические течения, не сдерживались и не отклонялись берегами или островами и поэтому могли создавать необычайно равномерную температуру и морской климат по всему земному шару. Такое распределение тепла происходит и в наши дни на высоте около 10 000 м (6,2 мили) в так называемой «стратосфере», но температура здесь очень низкая, около -60° C (-76° по Фаренгейту), так что взвешенный пар едва ли заслуживает упоминания и не может привести к образованию облаков. Количества тепла, переносимые в этих верхних слоях атмосферы, слишком незначительны, чтобы влиять на массы воздуха внизу, температура которых поэтому почти полностью определяется температурой нагретой солнцем поверхности Земли, за исключением тех мест, где океанические течения выравнивают ситуацию, как, например, в почти полностью покрытых водой широтах к югу от 30-й параллели в Южном полушарии. Даже в каменноугольный период в его зените, конечно, существовала разница температур между полюсом и экватором, но она была очень мала, возможно, около 10° C (18° по Фаренгейту). Несомненно, образование угольных пластов было в основном ограничено теми регионами, где климат был наиболее равномерным в течение всего года.

Противоположная крайность, сухой пустынный климат, гораздо более выражена в настоящее время. Это состояние хорошо известно на всех континентах, кроме Европы, где мы вряд ли можем претендовать на наличие пустыни, а имеем вместо этого степи с растительностью, обильной после весенних дождей, но быстро исчезающей с приходом палящего летнего зноя. Особый тип растительной жизни адаптировался к этой периодической смене дождя засухой, от горького холода зимой до иссушающего солнца летом. Многолетние растения, и особенно деревья, редко могут выдержать суровость таких климатических потрясений. Животный мир, с другой стороны, оказался довольно адаптивным и демонстрирует значительное богатство.

Этот степной климат — лишь промежуточная стадия на пути к собственно пустынному климату, который враждебен всякой жизни. Его температура подвержена огромным изменениям в течение дня и года. Годовое изменение менее выражено вблизи экватора, а суточное — меньше при приближении к полюсам из-за небольших изменений солнечной радиации в соответствующие периоды. Разница между днем и ночью в Сахаре часто составляет 30°–40° C (50°–70° по Фаренгейту). Самая низкая температура, наблюдавшаяся Фуро-Лами в 1898–1899 годах, составляла -20° C (-4° по Фаренгейту), или почти столько же, сколько на скандинавских побережьях. Самая высокая достигала 48° C (118,4° по Фаренгейту), или общее изменение почти на 70° C (126° по Фаренгейту). В Верхнем Египте (21,9° с. ш.) средняя температура менялась от 16,3° C (61,3° по Фаренгейту) в январе до 34,1° C (93,2° по Фаренгейту) в июле, а ближе к экватору в Центральной Африке (8,1° с. ш., 23,6° в. д.) разница составляла всего 6,9° C (44,6° по Фаренгейту): 22,7° C (72,5° по Фаренгейту) в декабре, 29,6° C (85,1° по Фаренгейту) в апреле, в то время как в Кяхте (50,4° с. ш., 106,5° в. д.) в Сибири годовое изменение достигает 45° C (81° по Фаренгейту): -26,6° C (-15,7° по Фаренгейту) в январе, 19,1° C (66,2° по Фаренгейту) в июле. Среднее суточное изменение на континентальных станциях составляет около 12° C (21,6° по Фаренгейту). Все это относится к температуре воздуха, в то время как температура поверхности в течение двадцати четырех часов может меняться на 50° C (90° по Фаренгейту), а в пустыне даже больше. Морозы случаются в Сахаре даже в мае, когда максимальная температура может достигать 50° C (122° по Фаренгейту). В то время как в Скандинавии суточная разница между самой высокой и самой низкой температурой составляет в среднем всего 6°–7° C (11°–13° по Фаренгейту), с максимумом в июле 10,4° C (18,7° по Фаренгейту) и минимумом в ноябре 4° C (7,2° по Фаренгейту), Хедин в своем путешествии по Тибету в 1899–1902 годах наблюдал суточное изменение в 19° C (34,2° по Фаренгейту) и отсутствие заметной разницы при изменении высоты.

Результатом такого резкого изменения температуры в течение дня является разрушение горных пород, которые впоследствии постепенно перетираются в мелкую пыль беспрепятственными ветрами везде, где растительность не скрепляет почву. Таким образом образуются песчаные пустыни. Засушливые пустоши Азии в последнее время были ярко описаны Свеном Хедином. Горы, эродированные песчаными бурями, напоминают полуразрушенные руины, стоящие как памятники древнего нагорья. Песок в Восточном Туркестане измельчен до такой степени, что может парить в воздухе в течение нескольких дней после бури, проявляясь в великолепных закатах. Ветры сметают песок в длинные дюны, которые перемещаются в направлении порыва. Он железистый и поэтому красный или, если измельчен, красновато-желтый. При увлажнении он приобретает коричневый или черный оттенок. После дождя вода спускается к долине, унося с собой песок в виде ила. Тот из-за испарения превращается в пластичное черное тесто, медленно сползает, подобно леднику, по склонам холмов и, наконец, останавливается в какой-нибудь широкой ложбине, которую постепенно заполняет. Такое скопление ила называется в Персии «Кевир». Его поверхность высыхает, но внутри он остается влажным. По мере продолжения испарения он становится богаче солью, так что в сухие периоды образуются белые корки этого вещества. В других районах, как, например, в бассейне реки Тарим, вода иногда появляется в самых низких частях, так называемых «Байирах» (см. рис. 9), образованиях, подобных Кевирам, или в соленых озерах между песчаными дюнами. Песок, переносимый ветрами, быстро заполняет эти озера, так что они тоже движутся в направлении преобладающих ветров. Они лежат своими длинными сторонами параллельно друг другу и под прямым углом к течению реки Тарим. Схематическая карта, взятая из работы Хедина, показывает Байиры, вытянутые в линию с озерами, несколько напоминая панели в узоре гобелена. Эта сетчатость ландшафта является результатом образования дюн. Основные дюны с крутыми западными склонами проходят в направлении ССВ–ЮЮЗ. Они стоят под прямым углом к преобладающим ветрам. Почти перпендикулярно их гребням ветрами наносятся дюны меньшей высоты в другом обычном направлении, но менее частом, чем те, что подняли основные дюны. Эта система напоминает облачные образования, называемые «бараньими лбами» — облака, расположенные рядами в двух направлениях, часто почти под прямым углом друг к другу. Своей особенностью они обязаны двум сериям волновых движений, движимых ветрами с двух разных направлений в верхних слоях атмосферы. Облачные пятна соответствуют гребням волн на бушующем море. Карта Байиров напоминает шахматную доску с несколько вытянутыми и неправильными клетками.

Fig. 9. Tarim river with adjacent lakes and Bayirs, drawn by Sven Hedin.

(сплошная стрелка) Преобладающее направление ветров. (пунктирная стрелка) Направление, в котором смещается река. (пустой прямоугольник) Растительность. (пунктирный прямоугольник) Песок. (горизонтальные линии в прямоугольнике) Озера. (вертикальные линии в прямоугольнике) Байиры.

Теперь мы можем вернуться к более детальному изучению крупнейшего из этих образований — великого Кевира в Персии. Это грязевое озеро с сухой поверхностью имеет размеры 500 км (310 миль) в длину и 200 км (124 мили) в ширину по своим наибольшим измерениям. Хедин оценивает его площадь в 55 000 кв. км (21 142 кв. мили), что равно площади великого озера Мичиган на границе между Соединенными Штатами и Канадой. Из-за постоянного роста доли соли вследствие притока Кевиров и поверхностного испарения вблизи поверхности озера образуется соляная корка различной толщины. Хедин приказал проделать отверстие железным прутом. Сначала он встретил 10-сантиметровый (3,9 дюйма) слой глинистой пасты, а затем соляную корку толщиной около 7 см (2,8 дюйма), покоящуюся на полусухом слое глины глубиной 15 см (5,9 дюйма). Дальше внизу следовали более мягкие слои глины, становящиеся тем более водянистыми, чем глубже он проникал. Неосторожно направленный железный прут исчез бы в трясине. Другой исследователь, Бузе, изучил кусок корки, которая в сухом виде довольно твердая и имеет желтовато-серый цвет. Одна половина состояла из песка (вероятно, кварцевого), одна шестая — из известняка, 6,1 процента — оксида железа (вызывающего желтый цвет), 5,3 процента — поваренной соли, 2,5 процента — сульфата натрия и 2,1 процента — глины. Дождь превращает этот поверхностный слой в пластичную массу, которая настойчиво прилипает к одежде путешественника или к телам верблюдов, если они поскользнутся и упадут в грязь. Ни малейшего следа растительности или какой-либо жизни не существует. На берегу грязевого озера можно найти небольшие плоские возвышения и углубления; в остальном поверхность так же ровна, как у обычного озера.

Кевир борется с дрейфующим песком, как и вода в Восточном Туркестане. Песок, по-видимому, побеждает в этом состязании. После бурь обширные части Кевира покрываются желтым пустынным песком. «Если климатические изменения в Персии продолжатся в нынешнем направлении, — говорит Хедин, который, однако, имеет дело с большими промежутками времени, поскольку, по его мнению, никаких заметных изменений не произошло со времен вторжений Александра Македонского, — то можно считать само собой разумеющимся, что трясина Кевира потеряет влагу и приток воды и со временем станет более твердой, а дрейфующий песок с большей легкостью завоюет плацдарм и территорию. Конечным результатом физико-географической трансформации, происходящей сейчас, несомненно, станет превращение всего Кевира в песчаную пустыню того типа, который преобладает в Восточном Туркестане. И наоборот, мы можем сделать вывод, что Восточный Туркестан, некогда бывший частью центральноазиатского Средиземного моря, с течением времени был заполнен мелкодисперсными продуктами распада, такими, какие мы сейчас находим в Кевире, и далее, что его просторы водянистой грязи и глины окончательно высохли и затвердели до такой степени, что могли выдержать груз наступающего песка. То, что распространение песка ранее было меньшим, подтверждается также археологическими открытиями в Восточном Туркестане, которые сделали несколько путешественников, помимо меня. Твердый грунт, обнаженный в «Байирах» пустыни Черчен, сильно напоминает почву Кевира. В обоих случаях это тот же темный мелкий порошок, образующий почти плоскую поверхность. В обоих случаях этот материал при смешивании с водой превращается в трясину, в которой безнадежно тонешь, но в Восточном Туркестане вода отступила на большую глубину, и, поскольку дожди крайне редки, путешествие по всей гладкой поверхности «Байира» может быть предпринято безнаказанно».

Эти образования представляют величайший интерес, поскольку они рисуют изменения, происходящие на медленно высыхающей планете. В 1858 году Географическое общество в Петрограде направило экспедицию под командованием Ханыкова для посещения этих регионов. Из работы Хедина «По суше в Индию», из которой взята предыдущая цитата, мы заимствуем следующее яркое описание Ханыкова: «Наконец, утром четвертого апреля, во время самой гнетущей жары, мы достигли Бала-хауса. В этом месте можно было увидеть остатки разрушенного водохранилища, давно лишенного воды. Пустыня здесь приняла совершенный характер «проклятой земли», каковое имя она носит среди туземцев. Ни малейшего пучка травы, ни признака животной жизни не радовало глаз, ни один звук не нарушал мертвенную, ужасающую тишину, кроме звуков марширующего каравана».

«Из-за медленного шествия верблюдов и задержки, которую мы потерпели, сбившись с пути, мы преодолели всего 25 км (15,5 миль) за ночной переход. После четырехчасового отдыха мы возобновили наш марш и направили свои шаги к холмам, называемым Келлехпер и расположенным в 20 км (12,5 миль) от Бала-хауса; они были отчетливо видны, но определенно казались бегущими при нашем приближении. Я был немного впереди каравана и сел у подножия этого песчаного возвышения; и никогда не смогу я описать чувство усталости и подавленности, которое я был не в силах отогнать, глядя в жуткое одиночество, поглотившее меня. Рассеянные облака заслоняли лучи солнца, но воздух был горячим и тяжелым; рассеянный свет придавал монотонный и безутешный оттенок сероватой, жгучей поверхности пустыни; едва ли хоть одно изменение цвета давало облегчение необъятным просторам, которые охватывало зрение. Абсолютная неподвижность каждой точки в этом скорбном пейзаже в сочетании с полным отсутствием какого-либо звука вызывала непреодолимую подавленность духа; человек чувствовал себя как на месте, которое было поражено безжизненностью навсегда, месте, куда органическая жизнь никогда не вернется, если не случится какой-то ужасной катастрофы природы. Человек был свидетелем начала, так сказать, предсмертной агонии нашей планеты».

Если в этих регионах и произошло высыхание — что кажется вероятным из наблюдения Хедина о том, что вода в тибетском озере Лаккер-цо ранее достигала на 133 м (435 футов) более высокого уровня, чем сейчас, — то такой процесс здесь все же не так очевиден, как в соленых внутренних озерах, например, в Большом Соленом озере в Юте, Мертвом море и Каспийском море, где соленость значительно возросла из-за испарения. Относительно Большого Соленого озера мы знаем, что даже в сравнительно позднее время оно имело гораздо большее распространение, чем сейчас. Его вода содержит 22 процента поваренной соли, помимо других соединений. Мертвое море содержит 25 процентов соли. Очень переменный процент можно найти в Каспийском море. Вблизи устья Волги он, конечно, низкий, всего 0,15, и увеличивается к югу до 1,32 у полуострова Апшерон и до 5,63 в заливе Кайдак. В заливе Кара-Богаз-Гол на азиатской стороне он достигает 28,5 процента. Было подсчитано, что этот залив ежегодно получает из втекающих вод Каспийского моря 350 000 тонн соли, которая частично откладывается на его берегах и дне.

Это высыхание, однако, сущая мелочь по сравнению с процессом, в результате которого образовались мощные соляные отложения в Германии. Это происходило, как мы полагаем, в неглубоком заливе, простиравшемся к югу от Северного Ледовитого океана. По мере того как соли — сначала гипс, затем поваренная соль и, наконец, более растворимые соединения калия и магния — постепенно кристаллизовались, новые массы воды поступали из моря. В то же время дно залива медленно опускалось, давая место свежим испаряющимся потокам. Соляные слои, отложенные таким образом, иногда достигают глубины более 1000 м (около половины мили). Мы можем таким образом получить представление об огромных количествах испарившейся воды и колоссальном времени, потребовавшемся для этого. Отложения давно были бы унесены со своего первоначального места, если бы не тот факт, что они в конечном итоге были покрыты слоем ила, почти непроницаемым для воды. Наиболее растворимые соли, такие как хлорид магния, тем не менее были в значительной степени вымыты.

Крайности аридности или гумидности, конечно, не происходили в течение краткого времени, известного истории. Особый интерес представляет вопрос о том, к чему в настоящее время склоняется климат. В этой связи Хантингтон привлек большое внимание, выдвинув теорию о том, что Земля сейчас находится в периоде быстрого высыхания.

Судя по свидетельствам геологии, не подлежит сомнению, что эпоха влажности преобладала одновременно с ледниковым периодом в северной Европе, фактически повсюду, насколько нам известно, кроме Австралии. Это ясно подтверждается более высокими уровнями озер и их, как следствие, большим распространением в прежние времена. Что касается Тибета и Центральной Азии, мы уже упоминали этот факт. Но в Америке и Африке влажный период был еще более очевиден. Большое Соленое озеро покрывало площадь во много раз большую, чем сейчас, о чем свидетельствуют живописные террасы в его окрестностях (сравните рис. 10). Согласно исследованиям Пассажа, этот период был также сильно выражен в Африке. Большой пресноводный водоем занимал бассейн Конго, озеро Чад имело гораздо большее расширение, чем сейчас, а могучие реки пересекали Сахару.

Fig. 10. Extension of the great Lake Bonneville in Utah, of which the Great Salt Lake is a remnant.

Часто предполагается, что климат Африки был более влажным даже в исторические времена. Географ Лев Берг в Петрограде, однако, решительно возражает против этой теории. Он указывает, что писатели древности, Диодор, Полибий и Павсаний, дали описания рек на побережье Северной Африки, которые почти совпадают с современными условиями. Расположение двух древних городов на берегах озера Шотт-эль-Джерид в Тунисе (древний Lacus Tritonis), которое, как утверждается, достигало уровня гораздо более высокого, чем сейчас, 500 лет до н. э., ясно демонстрирует, что береговая линия тогда проходила очень близко к своему нынешнему положению. Исследователи Древнего Египта не могут найти доказательств какого-либо заметного различия в климате этой страны с древнейших времен до наших дней. Правда, болота в дельте Нила превратились в великолепные луга — но это дело рук человеческих. Влажный период должен был закончиться задолго до начала истории. Некоторые из старых писателей, такие как Геродот, Аристофан и Филон, утверждают, что в Египте никогда не бывает дождей, но это следует классифицировать как преувеличение, если сопоставить с упоминаниями о дожде, снеге и граде в этой части, сделанными другими древними авторами, например, Плутархом, Плинием и Элианом. Во всяком случае, кажется, что осадки были таким же редким явлением в земле фараонов, как и в земле Нила сегодня.

Против утверждения Хантингтона о том, что климат Палестины стал гораздо более жарким в исторические времена, выступает заявление Хильдершайда, который провел тщательное изучение этих вопросов, о том, что не существует никаких оснований для такого вывода.

Наибольший интерес для нас в этой связи представляют, пожалуй, Италия и Греция. Хантингтон полагает, что река Алфей, которая затопила Олимпию и покрыла ее 4–5-метровым (4 или 5 ярдов) слоем осадочных пород, несла в прошлом гораздо больший объем воды, чем сегодня. Это наводнение, однако, было вызвано землетрясением, сопровождавшимся обвалом горных пород, в результате чего река была запружена. Нет необходимости предполагать большее обилие водного потока. Согласно Страбону, потоки Кефисс и Илисс, между которыми расположены Афины, пересыхали летом тогда, как они делают это сейчас. Если верить Павсанию, ручьи, пересекавшие Аргосскую равнину, вели себя аналогично, так же они ведут себя и сегодня. Судя по всему, климат Греции не изменился заметно со времен Гомера.

Что касается Сицилии, то утверждается, что некоторые из ее рек были судоходны в Средние века, тогда как сейчас это не так. Но это объясняется опустошением лесов, которые ранее выравнивали течение этих рек, а возможно, и размером судов того времени. Культивация в этих регионах резко сократилась со времен античности. Как следствие, рыхлая почва, которая ранее была засажена, была смыта, а плотины и подпорные стены, построенные для предотвращения слишком быстрого стока воды, исчезли. Таким образом, страна становилась все более засушливой. Крупные города, такие как Пальмира, существовали в пустынных регионах, где нехватка воды сейчас препятствует проживанию. Но вода доставлялась в мегаполисы древности через длинные великолепные акведуки, руины которых частично сохранились до наших дней. У нас есть все основания полагать, что заметное снижение уровня земледелия и численности населения, приписываемое изменениям условий влажности, зависело исключительно от вмешательства человека в природу. На некоторых скалах в Марокко были найдены резные изображения, просто изображающие крупных млекопитающих, таких как слоны, носороги и жирафы, которые сейчас не существуют в этих регионах из-за нехватки пищи. Но эти грубые произведения искусства, напоминающие работы современных бушменов, датируются доисторическим временем, так называемой палеолитической эрой, когда климат в этих регионах, как признано, был более влажным, чем сейчас.

Подобные условия, по словам Хедина, наблюдаются в Центральной Азии и Персии. Климат там, без сомнения, был более влажным, но не в исторические времена. Поход Александра в Индию проходил в столь же неблагоприятных условиях, какие сейчас встречаются в этих регионах (Белуджистан). Их города, ныне лежащие в руинах, получали водоснабжение по каналам из рек, некоторые из которых тогда прилегали к городам, хотя позже они изменили свое русло, как указал Лев Берг.

В Западной и Центральной Европе многочисленные болота и топи действительно были осушены и сделаны пригодными для земледелия, но это не доказывает, что климат стал более сухим. Напротив, все наблюдения, например, сделанные Тихо Браге на острове Вен, указывают на то, что разница между летней и зимней температурой уменьшилась в историческое время; то есть климат стал менее континентальным, или более влажным, чем прежде. Более того, многие обстоятельства, такие как наличие лещины и водяного ореха в гораздо более северных широтах и большая высота верхней границы леса в прежние времена, доказывают, что лето в доисторические эпохи было теплее, чем сейчас. Одновременно оно было суше. Изучение озерных свайных построек в Швейцарии показывает, что уровни озер тогда были не выше, чем сейчас, а очень близкими к нынешним, что доказывает, что количество осадков в Швейцарии не изменилось заметно с тех пор, как были сделаны эти постройки; рассматриваемый период, как мы полагаем, имел место около 7000 лет назад.

Хотя значительные климатические изменения произошли с момента первого появления человека на Земле, предположительно до конца ледникового периода, историческое время слишком коротко, чтобы зафиксировать какие-либо отчетливые модификации. Местные изменения могут быть очевидны, такие как переход Западной Европы к менее континентальному климату. Вариация такого рода была обнаружена не ранее, чем начались термометрические наблюдения. Так, зимы в Берлине в период 1746–1847 годов были холоднее, а лето теплее, чем в 1848–1907 годах. Разница для января составила -1,5° C (-2,7° по Фаренгейту), а для мая — +0,6° C (+1,08° по Фаренгейту). Приведенная ниже таблица, цитируемая по Экхольму, показывает среднюю температуру в Стокгольме, Лунде, Лондоне и Париже зимой (декабрь–февраль), весной (март–май), летом (июнь–август) и осенью (сентябрь–ноябрь) и для следующих периодов:

| Stockholm | Lund | London | Paris
1799– 1848 | 1849– 1898 | 1753– 1798 | 1799– 1898 | 1799– 1848 | 1849– 1898 | 1806– 1848 | 1849- 1898
Winter | +25.5° F.  -3.6° C. | +26.8° F.  -2.9° C. | +30.2° F.  -1.0° C. | 30.9° F.  -0.6° C. | 38.5° F.  3.6° C. | 39.2° F.  4.0° C. | 37.9° F.  3.3° C. | 37.9° F.  3.3° C.
Spring | 37.9° F.  3.3° C. | 37.9° F.  3.3° C. | 41.2° F.  5.1° C. | 41.5° F.  5.3° C. | 48.2° F.  9.0° C. | 48° F. 8.9° C. | 50.5° F. 10.3° C. | 50.3° F. 10.2° C.
Summer |  60° F. 15.6° C. |  60° F. 15.6° C. |  61° F. 16.1° C. | 60.2° F. 15.7° C. | 61.9° F. 16.6° C. | 62.2° F. 16.8° C. | 64.6° F. 18.1° C. | 64.8° F. 18.2° C.
Autumn | 43.9° F.  6.6° C. | 43.5° F.  6.4° C. | 45.9° F.  7.7° C. | 45.9° F.  7.7° C. | 50.7° F. 10.4° C. | 50.5° F. 10.3° C. | 54.2° F. 11.3° C. | 51.8° F. 11.0° C.
Year | 41.9° F.  5.5° C. | 42.1° F.  5.6° C. | 44.6° F.  7.0° C. | 44.6° F.  7.0° C. | 9.8° F. 9.9° C. |  50° F. 10.0° C. | 51.3° F. 10.7° C. | 51.3° F. 10.7° C.

Разница невелика. Для Стокгольма зима стала теплее, осень холоднее; для Лондона зима теплее, а лето также немного теплее, но весна и осень немного холоднее; а для Парижа лето немного теплее, в то время как осень значительно холоднее. Лунд показывает наименьшее изменение. Зима стала на 0,4° C (0,72° по Фаренгейту) теплее, а лето холоднее на ту же величину. Годовое среднее остается почти постоянным, лишь немного увеличилось, но климат стал более морским. (Это едва ли заметно из приведенных цифр, что касается Парижа.)

Из наблюдений Тихо Браге за количеством дней, когда выпадал снег или дождь в месте, где располагалась его обсерватория на острове Вен в Эресунне недалеко от Копенгагена, Экхольм вычислил, что температура там в период 1582–1597 годов была на 1,4° C (2,5° по Фаренгейту) ниже в феврале и на 1° C (1,8° по Фаренгейту) ниже в марте, чем в более поздние годы (1881–1896). С другой стороны, первые осенние заморозки происходили в то же время, что и сейчас, то же самое было и с последними заморозками весной, так что температуры в эти даты осенью и весной были почти идентичны в конце XVI века и сейчас. Экхольм сделал вывод, что климат стал более морским.

Хильдебрандсон возражает, что наблюдения Тихо Браге ограничивались аномально холодным периодом, судя по таблицам, которые подготовил Спершнайдер, показывающим образование льда в датских судоходных водах. Девять из шестнадцати лет, в которые Тихо Браге собирал свои данные, были отмечены аномально холодными зимами, в то время как только девятнадцать из ста лет, составляющих XVI век, характеризовались столь же суровыми зимами.

Таким образом, вывод о том, что зимы XVI века в целом были холоднее, чем зимы XIX века, не обоснован. Более поздние исследования (в 1917 г.) относительно дат, когда лед вскрывался на озере Меларен в Вестеросе, на реке Неве в Петрограде и на реке Двине в Риге, привели Экхольма к убеждению, что он обнаружил периодичность зимних температур не менее чем в 212 лет, вывод, который согласуется со статистикой Спершнайдера. Если это так, то мы в настоящее время живем в период, примечательный своими мягкими зимами, в то время как серия чрезвычайно суровых зимних сезонов имела место во времена Тихо Браге. Этот закон также имел бы отношение к предыдущей таблице температур в Стокгольме, Лунде, Лондоне и Париже, поскольку череда суровых зим пришлась на начало XIX века, в то время как обратное верно к его концу. В целом климатические вариации в историческое время были незначительными, если они вообще имели место, при условии, что мы расширим наши сравнения на два или более столетий. Таково же мнение Хильдебрандсона.

Идея медленного ухудшения климата из-за усиливающегося высыхания имеет древнее происхождение и, скорее всего, связана с почтенной концепцией ушедшего золотого века. Аристотель еще в ту раннюю эпоху полагал, что происходит постепенное иссушение Земли. В недавнее время эта вера особенно активно поддерживалась Хантингтоном в ряде трактатов, где он пытается доказать, что Азия, представленная, например, Палестиной, Сирией и Персией, а также Африка и Северная Америка подвержены быстрому иссушению, отчетливо прослеживаемому на протяжении исторического времени. Обратное, однако, верно в отношении Западной Европы. Часто говорили, что Южная Россия в недавнее время страдала от медленного иссушения, проявляющегося в образовании степей. Это привело к тщательным исследованиям, показавшим ошибочность этого утверждения и завершившимся работой Льва Берга. Скорее, обнаруживается небольшое смещение в противоположном направлении, поскольку лесная зона расширялась за счет степей в соответствии с развитием к концу доисторического времени. Известный американский астроном, покойный доктор Лоуэлл, придерживался идеи усиливающейся аридности, которую он наблюдал сам в Аризоне, где расположена его обсерватория. Высыхание Аризоны, несомненно, произошло в давно минувшее доисторическое время. Исчезновение высокой культуры в Сирии и Месопотамии было результатом враждебного разрушения их водохозяйственных сооружений; компенсация сейчас предлагается в мелиорации пустынь вдоль Нила, в Калифорнии и Аризоне, а также во многих других местах.

ГЛАВА IV АТМОСФЕРА И ФИЗИКА НЕБЕСНЫХ ТЕЛ

В некотором смысле мы вправе говорить об атмосфере солнц и звезд. Эти тела состоят в основном из сравнительно плотной массы, окруженной слоем очень разреженного газа. Плотность нашего Солнца примерно в 1,4 раза больше плотности воды. В других звездах она значительно ниже, в некоторых случаях всего несколько сотых плотности воды. Это относится, в частности, к тем звездам переменной величины, цефеидам, названным по их самому долгому и известному представителю, загадочной звезде Дельта в созвездии Цефея, и в целом к молодым звездам. В любом случае звезды полностью газообразны из-за своей высокой температуры. Исключение должны составлять облака материи, осажденные легко конденсирующимися парами, такими как газообразный углерод, которые плавают во внешних слоях и ответственны за яркий астральный свет.

Только что упомянутые звезды относятся к сравнительно молодым звездным телам, в то время как Солнце, наряду с другими желтыми звездами, значительно старше. С их возрастом, несомненно, коррелирует большая средняя плотность желтых звезд. Вокруг многих молодых звезд, например, вокруг яркого Альтаира, главного члена созвездия Орла, наблюдалась газовая оболочка большого расширения, обычно состоящая из водорода, но часто также из гелия. Эти обширные газовые придатки можно рассматривать как своего рода атмосферу, окружающую соответствующие звезды. Их плотность, несомненно, чрезвычайно мала. Наше собственное центральное светило, Солнце, также наделено разреженными газами вне светящихся облаков. Поглощая свет, они вызывают темные линии в спектре Солнца, названные по имени их первооткрывателя фраунгоферовыми линиями. Наибольшей высоты от поверхности Солнца достигает водород, смешанный с небольшим количеством гелия и газом, неизвестным на Земле, который мы называем коронием, поскольку он наблюдался в солнечной короне. Эти газы можно рассматривать как атмосферу Солнца.

Подобные условия, несомненно, наблюдаются на планетах-гигантах, которые обладают плотностью, не существенно отличающейся от плотности Солнца. Они имеют, кроме того, практически одинаковый период обращения вокруг своей оси: Юпитер — 9,9 часа, Сатурн — 10,3, а Уран (вероятно) — 10,8 часа. Судя по их плотности, они, по всей вероятности, подобно Солнцу, полностью газообразны, за исключением тяжелых облачных образований, которые, по-видимому, составляют внешнюю границу этих звездных тел. Их недра, как и у Солнца, могут содержать сравнительно инертные газовые массы, поскольку на их внешней стороне появляются определенные своеобразные пятна, подобные солнечным пятнам и сохраняющиеся в течение длительных интервалов, иногда более года. Самый известный пример такого рода — так называемое красное пятно на Юпитере, которое сохраняется с 1878 года, хотя сейчас оно не столь выражено, как в первые дни (см. рис. 11). Характерными для этих планет являются определенные полосы с четким очертанием, идущие параллельно экватору (см. рис. 11 и 12). Они вызваны быстрым периферийным движением этих планет: у Юпитера — в 28 раз, а у Сатурна — в 24 раза быстрее, чем у Земли.

Рис. 11. Планета Юпитер в 1909 году в проекции Меркатора работы Ф. ле Культра из Женевы. «Красное пятно», над которым рассеяны облака, находится на 355° долготы и 20° южной широты в изгибе темной полосы. Направление на юг — вверх, как на всех снимках, полученных с помощью астрономических труб.

Какие газы мы должны ожидать найти в атмосфере этих планет? Согласно гипотезе Канта-Лапласа, теории, общепризнанной как имеющей здравое зерно, планеты отделились от вещества Солнца в то время, когда последнее было расширено настолько, чтобы включать орбиты этих планет и далее. Естественно, поэтому, их атмосферы первоначально состояли бы из тех самых газов, которые образовывали самую внешнюю часть атмосферы Солнца, в частности водорода. Слайфер, сфотографировавший воспроизведенные здесь спектры внешних планет, полагает, что определенные сильные линии поглощения в спектрах Нептуна и Урана соответствуют характерным линиям F и C водорода, используя обозначения Фраунгофера (см. рис. 13). Но поскольку рассматриваемые полосы, как показано на рисунке, очень широки, их трудно идентифицировать с уверенностью. Также другие газы неизвестного происхождения входят в паровые оболочки вне облаков и вызывают, как видно из их спектров, сильное поглощение солнечного света, отраженного от облаков внизу. Поглощение увеличивается с расстоянием планеты от Солнца; таким образом, оно наиболее выражено на Нептуне и наименее — на Юпитере.

Fig. 12. The appearance of Saturn September 30, 1909, according to F. le Coultre of Geneva.

Во всяком случае, газовые придатки только что рассмотренных небесных тел отличаются в одном существенном отношении от атмосфер внутренних планет: Марса, Земли, Венеры и Меркурия. На Солнце и на внешних планетах атмосфера постепенно сливается с внутренними газовыми массами, так что нельзя найти четкой границы между более редкими и более плотными слоями. Совершенно иные условия наблюдаются на Земле. Здесь диапазон воздуха четко ограничен снизу твердой земной корой или океанами. Только в таком случае мы можем говорить об атмосфере в собственном смысле слова, того рода, который входит в наши обыденные представления. Подобные условия наблюдаются на всех звездных телах с твердой или жидкой поверхностью.

Рис. 13. Спектры планет-гигантов в сравнении со спектром Луны. Последний соответствует спектру солнечного света, отраженного от планеты, у которой отсутствует поглощающая свет атмосфера. Фотографии В. М. Слайфера из обсерватории Лоуэлла.

Однако не во всех случаях можно с уверенностью утверждать, что все подобные планеты обладают атмосферой. Наблюдения Луны во время прохождения ею перед какой-либо звездой показывают, что воздушная оболочка, если она и существует, не способна отклонить луч света от звезды, или, иными словами, не обладает заметной преломляющей способностью. Из этого мы также делаем вывод, что ее плотность очень мала и соответствует максимум одному-двум миллиметрам (.04–.08 дюйма) барометрического давления. Но у нас есть веские основания полагать, что Луна отделилась от Земли, унеся с собой части ее наиболее легкого вещества. Эта теория подтверждается тем фактом, что средняя плотность Луны (3,3) составляет лишь шесть десятых плотности Земли (которая, в свою очередь, в 5,53 раза превышает плотность воды), и поэтому мы могли бы ожидать, что при отделении Луна должна была захватить самые легкие составляющие Земли, а именно ее воздушную оболочку. Бесспорно, так оно и было, но с течением времени Луна утратила свою, несомненно, значительную поначалу атмосферу. Причина заключается в том, что молекулы газа находятся в непрерывном быстром движении, которое тем стремительнее, чем легче газ и выше его температура. У водорода, самого легкого из известных газов, скорость составляет 1,84 км (1,15 мили) в секунду при 0° C (32° F). Участки Луны, подверженные воздействию наиболее сильного солнечного света, нагреваются примерно до 150° C (300° F). При такой температуре средняя скорость молекул водорода составляет 2,29 км (1,43 мили) в секунду. Но тело, покидающее поверхность Луны со скоростью 2 км (1,24 мили) в секунду или более, не может быть удержано притяжением этого небесного тела и поэтому никогда не возвращается на свой путь, а улетает навсегда. Таким же образом пуля, выпущенная из пушки с начальной скоростью 11,2 км (7 миль) — скорость, к которой даже не приближается современная артиллерия, — улетела бы с Земли, если бы не сопротивление воздуха. Таким образом, мы видим, что мы еще далеки от воплощения мечтаний Жюля Верна в его романе «Из пушки на Луну». Во всяком случае, гравитация на Луне слишком слаба, чтобы удержать водород над самой горячей точкой поверхности. Эта часть газа улетает, новые порции устремляются с боков, и через короткое время все следы водорода на Луне исчезают. Вероятно, он был в основном поглощен Солнцем, где для преодоления притяжения необходима скорость 613 км (380 миль) в секунду, в то время как фактическая скорость молекул там составляет лишь около 8 км (5 миль) в секунду.

Подобным же образом мы обнаруживаем, что второй по легкости газ, гелий, при температуре 150° C (300° F) обладает молекулярной скоростью 1,62 км (1,1 мили) в секунду. Это меньше, чем 2 км (1,24 мили) в секунду, необходимые для того, чтобы покинуть сферу притяжения Луны. Но все молекулы гелия движутся не с одинаковой скоростью; некоторые быстрее, а некоторые медленнее средней. Те, что движутся со скоростью выше 2 км (1,24 мили) в секунду, составляют значительную долю от общего числа. Эта доля исчезает. Равновесие вскоре восстанавливается, так что менее чем через секунду такая же доля молекул гелия готова к вылету. Таким образом, Луна быстро лишилась своей гелиевой атмосферы, хотя и не так стремительно, как водородной.

Еще медленнее исчезали газы, наиболее распространенные в нашей атмосфере — азот и кислород, но и они не были навечно скованы ограниченной гравитацией Луны. Та же участь постигла водяной пар, который почти вдвое легче кислорода. Однако потеря воды, как мы узнаем позже, была надолго отсрочена, поскольку новые массы пара выбрасывались лунными вулканами. В этих рассуждениях нам также следует учитывать, что Луна, несомненно, была жидкой расплавленной массой при отделении от Земли, и ее вещество напоминало лаву наших вулканов. В таком состоянии она оставалась до тех пор, пока ее внешняя температура не упала примерно до 1200° C (2200° F). В этой точке средняя скорость молекул кислорода составляет около 1 км (0,62 мили) в секунду с отклонениями в обе стороны, так что несколько процентов из них достигают достаточной скорости, чтобы покинуть Луну навсегда. Такие молекулы газа средней тяжести, вероятно, возвращаются на Землю, которая, как показывает опыт, достаточно массивна, чтобы удерживать их в своих оковах.

Все газы, составляющие сколько-нибудь значительную долю земной атмосферы и которые, следовательно, вероятнее всего, были разделены с Луной при ее отделении от нас, покинули этот небесный объект. То же самое, несомненно, справедливо и для других звездных тел равного или меньшего размера, таких как все малые планеты и подавляющее большинство спутников крупных планет. Только самые крупные из лун Юпитера и, возможно, одинокий спутник Нептуна, чей размер точно не известен, могли бы превзойти нашу Луну по способности удерживать газы. Наши рассуждения относительно Луны применимы и к Меркурию. Правда, молекулы там должны обладать скоростью в полтора раза выше, чем на Луне, чтобы покинуть планету. Но в то же время температура в самой горячей точке Меркурия, всегда обращенной к Солнцу, гораздо выше — около 400° C (750° F), так что молекулы там движутся в 1,26 раза быстрее, чем подобные молекулы над самой горячей точкой Луны. Следовательно, Меркурий способен удерживать газы лучше, чем Луна, но разница невелика. Прямые наблюдения (см. ниже) также заставляют нас полагать, что Меркурий очень похож на Луну в этих отношениях. Мы могли бы предположить, что некоторые газы, которые на Луне конденсировались бы в жидкости или твердые тела, на Меркурии могли бы оставаться в летучем состоянии из-за высокой температуры и таким образом образовывать атмосферу. Однако такое предположение было бы ошибочным. Исследования Скиапарелли и всех его последователей показывают, что Меркурий при вращении вокруг своей оси всегда обращен к Солнцу одной и той же стороной. Противоположная сторона, никогда не освещаемая солнечными лучами, должна иметь чрезвычайно низкую температуру, очень близкую к абсолютному нулю (-273,7° C или -460,6° F) и гораздо ниже любого холода, существующего на Луне. На эту сторону должны перегоняться все вещества с заметным давлением пара и замерзать в виде твердых комков или инея без заметного давления пара. По этим причинам Меркурий не может обладать какой-либо значимой атмосферой. Во всей серии планет и спутников нашей Солнечной системы остаются только два тела, помимо Земли, которые наделены атмосферой в первоначальном смысле этого слова, — а именно Марс и Венера.

Мы приходим к такому же выводу, исследуя способность планет отражать падающий на них солнечный свет. Тела, обладающие атмосферой, также удерживают во взвешенном состоянии облака воды или льда, а также пыль, поднятую снизу. Эти плавающие частицы отражают свет гораздо эффективнее, чем твердая или жидкая поверхность планеты. Луна в настоящее время может отражать 7,3 процента солнечного света, а Меркурий — 6,9 процента (Г. Н. Рассел, Proceedings Nat. Acad., 1916). Эти числа настолько близки, что их можно считать практически одинаковыми в пределах погрешностей наблюдений.

Поэтому вероятно, что Меркурий так же лишен атмосферы, как и Луна. Противоположная крайность представлена Венерой, которая отражает не менее 59 процентов полученного солнечного света, согласно Г. Н. Расселу. Эббот установил, что земные облака возвращают 65 процентов. На основании астрономических наблюдений мы полагаем, что вся поверхность Венеры скрыта за плотным непрозрачным облачным покровом. Небольшая разница между 0,65 и 0,59 может быть обусловлена ошибками наблюдений, а также небольшим поглощением света в тех частях атмосферы Венеры, которые находятся над облаками. Сатурн и Юпитер в этом отношении очень похожи на Венеру — 63 и 56 процентов соответственно. Газы над облаками на этих планетах в значительной степени поглощают солнечный свет, отраженный от облаков, что видно из их спектров. (Сравните рис. 13.) Следовательно, значение 0,63, приведенное Расселом для Сатурна, вероятно, завышено. Что касается Юпитера, то было замечено, что его красный свет становится глубже, когда солнечных пятен мало, но белее, когда пятен много. Было обнаружено, что солнечные пятна способствуют образованию высоких облаков, таких как перистые, и это, по-видимому, применимо и к Юпитеру; когда пятен много, облака находятся высоко, и, следовательно, поглощающие слои выше, вызывающие красный цвет, становятся тоньше, так что Юпитер тогда сияет более белым — менее красным — блеском, чем когда солнечные пятна редки.

Две самые удаленные планеты, Уран и Нептун, возвращают, согласно Расселу, 63 и 73 процента полученного солнечного света соответственно. Эти цифры, вероятно, завышены. Они плохо согласуются с записями Слайфера об их спектрах (рис. 12).

Теперь остается Марс. Эта планета приближается к Луне, поскольку отражает лишь 15,4 процента солнечного света, достигающего небесного тела. Все указывает на вывод, что атмосфера Марса очень разрежена. Лоуэлл оценивает, правда, на несколько скудных основаниях, что на каждый квадратный метр планеты приходится лишь 22 процента массы воздуха, поддерживаемого каждым квадратным метром поверхности Земли.

Естественно, было бы очень интересно установить количество солнечного света, которое наша Земля отражает обратно в космос. Мы не можем это измерить, так как не можем поместить наши приборы за пределы земных облачных туманов, равно как и не можем снять с них показания там. Не менее 52 процентов Земли покрыто облаками, белизна (лат. Albedo) которых составляет 65. Таким образом, одни только облака возвращают 0,52 × 0,65 = 0,338 части солнечного света. Из этой части около 4 процентов поглощается в воздухе выше. Остаток составляет 0,325. Атмосфера и взвешенная пыль уменьшают солнечный свет над безоблачной частью, т. е. 48 процентами Земли, на 60 процентов, половина из которых возвращается в космос, в то время как другая половина достигает поверхности в виде света неба, и из этой доли снова около 4 процентов отражается в космос; эти два показателя в сумме дают 0,15. Наконец, 40 процентов солнечного света, непосредственно получаемого поверхностью Земли, отражается на 6 процентов океанами и в целом влажной почвой; пустыни и голые скалы отражают примерно вдвое больше, но их общая площадь сравнительно мала; из этого 6-процентного отраженного света 70 процентов достигает внешнего космоса; таким образом, мы получаем 0,48 × 0,40 × 0,06 × 0,70 = 0,008. В целом, следовательно, количество отраженного солнечного света составляет 0,338 + 0,15 + 0,008 = 49,6 процента. Если бы воздух был свободен от облаков, число отражения или альбедо составило бы 33 процента, что значительно выше, чем у Марса. Когда теперь половина или чуть больше (52%) поверхности Земли покрыта облаками и эта часть, следовательно, имеет белизну Венеры, цифра 49,6 (Рассел вычисляет цифру 45) для всей Земли, естественно, оказывается ближе — почти в 3,6 раза — к 59, показателю Венеры, чем к 15,4, показателю для Марса. Мы можем также сравнить значение 33 процента, которое относится к безоблачной части Земли, со значением 15,4 процента для Марса, который почти лишен облаков, и со значением 7,3 процента для Луны, у которой нет ни облаков, ни пыли, поскольку она лишена атмосферы. Мы можем тогда заключить, что атмосфера нашей Земли содержит почти в три раза больше пыли, взвешенной над каждым квадратным метром, чем Марс, и это несмотря на меньшую силу гравитации на Марсе, которая составляет около 37,5 процента от земной. Принимая во внимание низкую температуру на Марсе, мы можем легко вычислить с помощью формулы, данной Стоксом, что частица пыли должна оседать в 2,3 раза медленнее на Марсе, чем на Земле. Когда, тем не менее и несмотря на частые, но тонкие туманы, так мало частиц пыли плавает в атмосфере Марса, неизбежно приходит мысль, что воздух на этой планете должен быть чрезвычайно разреженным, так что порывы ветра имеют мало силы, чтобы поднять пыль с земли. Лоуэлл оценил барометрическое давление на поверхности Марса примерно в 64 мм (2,52 дюйма), а Проктор дает цифру примерно вдвое большую. По-видимому, есть основания считать уже первую величину завышенной; обе они очень неопределенны. Если мы примем оценку Лоуэлла, то обнаружим, что каждый квадратный метр поверхности Марса поддерживает столб воздуха, масса которого составляет лишь около одной пятой массы, приходящейся на каждый квадратный метр поверхности океана на Земле.

Рис. 14. Планета Венера с освещенной солнцем атмосферой (слева), как наблюдалось Лэнгли во время прохождения Венеры 6 декабря 1882 года.

Плотные облака, плавающие над Венерой, давно привели к предположению, что атмосфера этой планеты должна быть гораздо глубже, чем у Земли. Ее сильная преломляющая способность также способствовала этому убеждению. Когда Венера находится близко к солнечному диску, темное тело выступает, окруженное кольцом света (см. рис. 14). Однако признано, что для появления этого явления не требуется большей плотности воздуха, чем на Земле. В этой связи нам следует помнить, что внутренняя граница паровой оболочки, которую мы таким образом наблюдаем, — это облачная стена, а не поверхность. И эти облака, у нас есть все основания полагать, плавают из-за тепла, преобладающего на большой высоте в атмосфере, настолько высоко, что они образуют непроницаемую стену уже там, где в нашем небе появляются перистые облака. Если эти предположения верны, упомянутое световое кольцо вызвано лишь четвертью воздушных масс на Венере, и ее общая воздушная оболочка должна быть гораздо глубже, чем у Земли. Последняя занимает, вероятно, в этом отношении, как и в отношении положения в пространстве, промежуточное положение между Марсом с его чрезвычайно тонкой и Венерой с ее сравнительно плотной атмосферой. Если это так, мы могли бы ожидать, что атмосфера на Меркурии будет еще плотнее, в то время как мы уже видели, что она почти полностью отсутствует на этой планете. Объяснение заключается в том, что Меркурий потерял вращение вокруг своей оси и поэтому всегда обращен к Солнцу одной и той же стороной — точно так же, как Луна и, вероятно, все другие спутники обращены одной стороной только к своим центральным телам, — следовательно, противоположная сторона становится настолько холодной, что все газы там конденсируются в жидкости или твердые тела, за исключением двух наиболее летучих — водорода и гелия, которые, с другой стороны, покидают планету на ее горячей стороне. Если бы Венера, следовательно, как полагают многие астрономы от Скиапарелли до Лоуэлла, всегда была обращена к Солнцу только одной стороной, эта планета также была бы без какой-либо заметной воздушной оболочки. Согласно исследованиям спектра Венеры, проведенным Белопольским, которые, однако, находятся в полном противоречии с соответствующими измерениями Слайфера, эта планета имеет период вращения вокруг своей оси около 29 часов. Эта цифра очень неопределенна, и поэтому крайне желательно новое определение.

Чтобы понять атмосферы планет, представляет большой интерес выяснение состава воздуха, окружающего Землю. Наши знания в этих вопросах в последнее время значительно расширились. Мы будем в основном следовать изложению доктора Вегенера из Марбурга.

В настоящее время мы с достаточной точностью знаем, какие газы входят в состав воздуха. Помимо ранее хорошо известных азота и кислорода, которые составляют основную массу — 78,1 и 20,9 процента соответственно от общего объема у поверхности Земли, — мы находим водяной пар в пропорциях, меняющихся в зависимости от местности и времени, и по этой причине он не учитывается при фиксации различных процентных долей; далее, углекислый газ — 0,03 объемных процента, и редкие газы, открытые Рэлеем и Рамзаем: аргон — 0,932 процента, неон — 0,0012 процента, гелий — 0,0004 процента, криптон — 0,000005 процента и ксенон — 0,0000006 процента. Количество каждого из этих компонентов уменьшается с высотой в соответствии с так называемой барометрической формулой, причем темп тем выше, чем тяжелее газ. Криптон и ксенон, которые в два с половиной и четыре раза тяжелее кислорода, встречаются поэтому в основном в нижних слоях. Процентное содержание гелия, с другой стороны, газа в восемь раз более легкого, чем кислород, должно быстро увеличиваться с высотой. Если бы воздух состоял из смеси кислорода и гелия при 0° C (32° F), то первый уменьшился бы вдвое на высоте 5 км (3,1 мили), а второй — не ранее, чем мы поднялись бы на 40 км (25 миль) (в восемь раз выше, чем для кислорода, так как веса находятся в соотношении 1 к 8). На этой высоте кислород уменьшился бы в пропорции 1:2^8 = 1:256. Когда, как это имеет место на самом деле, кислорода у поверхности в 50 000 раз больше, чем гелия, это соотношение должно уменьшиться в пропорции 128:1 на высоте 40 км (25 миль). На девяносто километров (56 миль) выше поверхности гелий должен перевесить кислород и в дальнейшем быстро увеличивать свое преобладание. Это справедливо при условии, что не происходит перемешивания в виде вертикальных токов воздуха.

Подобные законы применимы ко всем легким газам, которые не превращаются в жидкости или твердые тела при низких температурах. Водяной пар, с другой стороны, который при охлаждении конденсируется в облака, уменьшается гораздо быстрее, чем почти вдвое более тяжелый кислород, потому что температура быстро падает по мере нашего подъема вверх, со скоростью около 5° C на км (14,5° F на милю) до 2,5 км (1,5 мили) и 8° C на км (23° F на милю) на высоте 8,5 км (5,3 мили). Количество водяного пара сокращается вдвое на высоте 1,9 км (чуть более мили) над землей. Углекислый газ снова следует барометрической формуле, применимой к другим газам, потому что он встречается в таком ничтожном количестве, что никогда не конденсируется в облака. На самом деле, только водяной пар должен рассматриваться как исключение. Углекислый газ почти в полтора раза тяжелее других газов атмосферы в среднем. Поэтому он должен уменьшаться в пропорции 1:2^1,5 = 1:2,8 на вертикальном расстоянии 5 км (3,1 мили), в то время как плотность воздуха уменьшается только в соотношении 1:2. Было проведено несколько определений наличия углекислого газа в атмосфере на высоте до 3,8 км (2,33 мили), в частности С. А. Андре, но процентное содержание этого газа остается постоянным в пределах погрешностей наблюдений. То же самое справедливо до высоты 7 км (4,35 мили) для пропорции между кислородом и азотом, хотя мы могли бы ожидать заметного изменения, поскольку кислород на 14 процентов тяжелее азота. Как мы объясним этот факт, который, казалось бы, противоречит только что выдвинутой теории?

Объяснение довольно простое. Предыдущие утверждения справедливы для массы воздуха, находящейся в полном покое. Но если воздух сильно взволнован, состав становится однородным по всей толще. Мы знаем, что в барометрических циклонах и антициклонах протекают сильные восходящие и нисходящие воздушные потоки. Состав атмосферы, следовательно, становится одинаковым до той высоты, до которой преобладает это перемешивающее действие. Эти токи производят другой эффект, а именно падение температуры с увеличением высоты. Потому что, когда газ перемещается вверх, окружающее давление уменьшается, что приводит к расширению и последующему охлаждению. Хорошо известно, что газ нагревается при (быстром) сжатии, качество, которое ранее использовалось в пневматическом огниве для воспламенения трута. Очевидно, что, наоборот, газ должен охлаждаться при расширении. Если бы перемешивание воздуха было чрезвычайно быстрым, термометр падал бы очень близко к 10° C (18° F) с каждым километром (0,62 мили) подъема. Если бы, с другой стороны, воздух стоял совершенно неподвижно в вертикальном направлении, температура оставалась бы постоянной на всех высотах над одной и той же точкой. Между этими двумя крайностями мы находим фактическое состояние, поскольку температура атмосферы падает вверх на 5–8° C на км (14,5–23° F на милю), как наблюдалось во время подъемов на воздушных шарах.

Это относится к так называемой «тропосфере» — зоне перемешивания. Одно из самых замечательных открытий последнего времени, сделанное Тейссеренком де Бором и Ассманом, заключается в том, что падение температуры с высотой не продолжается бесконечно, а только до определенной высоты — в Средней Европе около 11 км (7 миль), в Лапландии около 7 км (4,5 мили), а на экваторе около 15 км (10,5 миль) — и выше этой точки температура остается постоянной. Мы теперь встречаем своеобразное условие, что температура этого верхнего слоя, который называется стратосферой — «пленочной зоной», — самая низкая над экватором, потому что она начинается там на большой высоте, и самая низкая над полярными областями, где она простирается дальше вниз. Стратосфера получила свое название от того факта, что она состоит, так сказать, из пластин, почти параллельных поверхности Земли и движущихся в горизонтальном направлении, в то время как вертикальные движения отсутствуют. Ветры в этих слоях имеют выраженное западное направление (т. е. они являются восточными ветрами), и они становятся сильнее, чем выше слой — на высоте 83 км (52,5 мили) их скорость составляет около 100 м (330 футов) в секунду. В тропосфере, с другой стороны, преобладают западные ветры. Направление ветра в стратосфере наблюдалось по так называемым светящимся ночным облакам, которые были обнаружены на высоте до 80 км (50 миль) над Землей. Эти слои, следовательно, вращаются вокруг земной оси медленнее, чем твердое тело самой планеты. На высоте 80 км (50 миль) скорость вращения уменьшилась до 65 процентов от угловой скорости поверхности Земли. У нас есть основания полагать, что самые верхние слои стоят неподвижно, то есть не принимают участия во вращении Земли вокруг своей оси. Это следовало бы из того, что внешний космос не полностью лишен пара, так что наша атмосфера незаметно сливалась бы с чрезвычайно разреженными газовыми массами межпланетного пространства.

Насколько простирается зона перемешивания, настолько же состав воздуха постоянен и подобен тому, что у поверхности Земли. Но выше этого предела — в Скандинавии, мы могли бы сказать, выше высоты 10 км (6,2 мили) — начинается быстрое уменьшение тяжелых газов, в то время как процентное содержание легких соответственно растет. Первым среди последних является водород, с весом лишь в половину веса гелия. Наличие водорода в атмосфере было показано Буссенго, а пропорция, в которой он встречается, была позже измерена Арманом Готье. Это около одной трехсотой части одного процента. Он увеличивается чрезвычайно быстро с высотой в стратосфере, так что на 80 км (50 миль) над Землей и выше водород более обилен, чем все другие известные газы атмосферы на тех же высотах.

Ниже мы воспроизводим несколько пересмотренную таблицу доктора Вегенера из Марбурга, который произвел самые последние вычисления процентного содержания различных компонентов воздуха на разных высотах. Было принято во внимание, что состав воздуха не меняется, за исключением процентного содержания влаги в тропосфере, которая, как предполагается, достигает высоты 10 км (6,2 мили). Как обычно в подобных случаях, проценты относятся к объему.

Height | Pressure | Hydrogen 2 | Helium 4 | Nitrogen 28 | Oxygen 32 | Argon 39.9 | Carbon Dioxide 44 | Water 18
in km. | in miles | in mm. | in inches
  0 |   0   | 760      | 29.9     |   0.0033 |  0.0005 | 78.1 | 20.9 | 0.937 | 0.03   | 1.41
 10 |   6.2 | 197      |  7.75    |   0.0033 |  0.0005 | 78.1 | 20.9 | 0.937 | 0.03   | 0.14
 30 |  18.6 |   8.95   |   .352   | —— | —— | 85   | 15   | 0.29  | 0.0064 | 0.5 
 50 |  31.0 |   0.45   |   .0177  |   1      | —— | 88   | 10   | 0.10  | 0.0014 | 1.7 
 70 |  43.5 |   0.045  |   .00177 |  13      |  1      | 80   |  6   | 0.05  | 0.0005 | ——
 90 |  55.8 |   0.0157 |   .00062 |  68      |  5      | 26   |  1   | —— | —— | ——
110 |  68.2 |   0.0116 |   .00046 |  94      |  5      |  1   |  0   | —— | —— | ——
130 |  80.6 |   0.0097 |   .00038 |  96      |  4      |  0   | —— | —— | —— | ——
210 | 130.2 |   0.0055 |   .00022 |  99      |  1      | —— | —— | —— | —— | ——
310 | 192.6 |   0.0032 |   .00013 | 100      | —— | —— | —— | —— | —— | ——
410 | 254.2 |   0.0021 |   .00008 | 100      | —— | —— | —— | —— | —— | ——
510 | 316.2 |   0.0016 |   .00006 | 100      | —— | —— | —— | —— | —— | ——

Под названием каждого газа указан его молекулярный вес как мера соответствующего удельного веса. Количество водяного пара не было включено при расчете процентного содержания других газов, потому что оно значительно меняется в зависимости от местности и времени. Число, приведенное в таблице для воды, является средним для всего земного шара — оно соответствует 11,4 грамма на кубический метр (0,31 унции на кубический ярд) — или количеству, присутствующему в воздухе, насыщенном влагой при 16,5° C (61,7° F). Основная масса водяного пара образует слой, сильно сконцентрированный у поверхности Земли. Углекислый газ также быстро уменьшается с увеличением высоты, потому что его плотность в 1,5 раза больше, чем у воздуха. Это видно из молекулярного веса 44, указанного под углекислым газом, в то время как средний молекулярный вес воздуха равен 29. Еще быстрее уменьшаются криптон с молекулярным весом 83 и ксенон с молекулярным весом 131 по мере нашего подъема в атмосфере. Эти газы, как и неон, процентное содержание которого сначала немного увеличивается с высотой, и аргон, который уменьшается вверх, как показано в таблице, не оказывают заметного влияния на процессы природы. Обратное верно в отношении водяного пара и углекислого газа, которые питают растения, а также защищают Землю от слишком быстрого излучения тепла в космос. Мы хорошо помним, как резко меняется температура в течение дня в сухом климате пустыни, в то время как соответствующее изменение сравнительно незначительно во влажном климате (сравните страницу 86). Это результат способности водяного пара задерживать излучение от Земли. Углекислый газ распределен по земному шару довольно равномерно — хотя несколько разреженнее над высокогорьями — и его теплосберегающее и выравнивающее влияние, следовательно, не так заметно, как влияние влаги. Только с помощью самых точных исследований это влияние было продемонстрировано.

В таблице Вегенера включен газ под названием геокороний, существование которого в воздухе не было прямо доказано. Однако примечателен зеленый свет, отображаемый на большой высоте дугами Северного сияния, зеленый цвет, который, насколько нам известно, не принадлежит ни одному известному компоненту воздуха. Правда, соответствующая спектральная линия (557 мкм) лежит очень близко к линии, принадлежащей криптону, но последний является тяжелым газом, который не может встречаться в сколько-нибудь заметном количестве в высоких слоях, более чем на 300 км (186 миль) над Землей, где иногда появляются дуги Северного сияния — их излюбленная высота, согласно измерениям Стермера, составляет около 120 км (75 миль). Вегенер предполагает, поэтому, что эта зеленая линия принадлежит доселе неизвестному веществу, геокоронию, который должен быть в пять раз легче водорода. Недавние исследования представляют большие трудности для принятия этого предположения, и по этой причине дальнейшее обсуждение проблемы будет опущено. Выше высоты 210 км (130 миль) этот газ, согласно Вегенеру, должен преобладать. Если такой постулируемый газ не существует, водород полностью доминирует в этих регионах и вниз до 85 км (53 миль) над Землей. Поскольку водород такой легкий, плотность воздуха в диапазоне барометрического давления ниже 0,02 мм (0,0008 дюйма) увеличивается лишь медленно по мере нашего спуска к Земле. Эту самую верхнюю часть атмосферы можно соответствующим образом обозначить как водородную зону. Даже в этом диапазоне «падающие звезды» встречают достаточное сопротивление, чтобы вспыхнуть светом на высоте около 120 км (75 миль) и раствориться в пыль, которая темнеет примерно на 85 км (53 милях) над Землей. Э. К. Пикеринг распознал спектр водорода в свете метеоров, проходящих на большой высоте, но разложившийся водяной пар мог бы, возможно, быть его источником. Метеоры, пересекающие более низкие слои, показывают спектр азота. Азот становится важным с высоты около 85 км (53 миль) вниз, а от 75 км (46,5 миль) до поверхности Земли он преобладает. Как следствие, давление быстро увеличивается по мере приближения к земле. В этих регионах или до 80 км (50 миль) плавали самые высокие светящиеся ночные облака, наблюдавшиеся Джесси, указывая на то, что здесь начинался новый диапазон — азотная зона. Только тяжелые метеориты способны проникнуть в азотную сферу, которая проверяет их скорость и заставляет их взрываться, и после этого остатки падают со скоростью, совместимой с сопротивлением воздуха, которое они встречают. В эти части спускаются также самые низкие лучи Северных сияний, так называемые драпировки — Стермер наблюдал их однажды на высоте 37 км (23 мили). Наконец, водяной пар проявляется в заметных количествах на высоте около 10 км (6,2 мили), где начинается тропосфера. Мы теперь встречаем самые высокие облака, перистые (за исключением «светящихся ночных облаков», наблюдаемых только в годы 1883–1892 после извержения на Кракатау). До этих высот доходят вертикальные воздушные токи, которые необходимы для образования облаков. Однако на этих высотах плавают только легкие облака; тяжелые облака (высококучевые) не поднимаются выше 4–5 км (2,5–3,1 мили), а собственно дождевые облака (кучевые) встречаются только ниже высоты 2 км (1,25 мили). Это результат концентрации водяного пара в тропосфере по направлению вниз.

Если бы гравитация уменьшилась в интенсивности, эффект был бы таким же, как если бы газы были легче. На Венере интенсивность гравитации составляет восемь десятых от земной. Разница невелика. Если бы все остальное было подобным, различные воздушные зоны достигали бы на 25 процентов большей высоты на Венере, чем на нашем земном шаре. Но одно существенное условие варьируется гораздо более высокой температурой на нашей соседке. Пропорция влаги в воздухе тем самым значительно увеличивается. Плотные облака поднимаются на гораздо большие высоты, чем на Земле. Если бы в воздухе на Венере было в десять раз больше воды, чем в воздухе на Земле — что могло бы справедливо представлять фактическое состояние, — тяжелые дождевые облака поднимались бы там на высоту более 10 км (6,2 мили), и их меньший вес на Венере также способствовал бы их плавучести. Легкие перистые облака должны появляться на высоте около 30 км (18,5 миль) над землей. При таких обстоятельствах мы не можем ожидать ничего иного, кроме того, что планета должна быть полностью скрыта от нашего взора, а также от лучей Солнца.

На Марсе интенсивность гравитации в 2,68 раза меньше, чем на Земле. Вследствие этого барометрическое давление там падает с увеличением высоты в 2,68 раза медленнее, чем здесь. То же соотношение справедливо для падения температуры и для сокращения пропорции влаги при сравнении условий на двух планетах. Сильный холод исключает что-либо, кроме незначительных количеств водяного пара. Воздух на Марсе подобен атмосфере на Земле в перистой области и выше нее. Существующие там облака не только чрезвычайно тонкие и прозрачные — хорошо известно, что перистые облака не отбрасывают теней, — но они ограничены малыми долями неба планеты. Они заменяются легкими туманами.

Мы позже вернемся к последствиям этих особенностей.

С помощью спектроскопа мы установили, что газы на Солнце, в основном, также расположены в соответствии с удельными весами, так что самые легкие достигают наибольших высот. Несколько подобные условия существуют в газовых придатках звезд (сравните страницу 119).

ГЛАВА V ХИМИЯ АТМОСФЕРЫ

Очень особый интерес представляет вопрос об атмосфере планет. Великая проблема обитаемости последних наиболее тесно связана с этим. Первобытная фантазия очень рано населила звездные тела, особенно звезды и Солнце, существами, подобными тем, что на Земле. Постепенно, однако, пришло понимание, что эти тела являются раскаленными и поэтому непригодны для того, чтобы служить прибежищем для жизни того вида, с которым мы знакомы. Внимание затем обратилось к планетам, так как они и Земля принадлежали к одному порядку небесных тел. Возможно, они предоставляли обители для наших сородичей. А звезды, солнца, подобные нашему Солнцу, разве не должны они быть окружены каждое своим сонмом планет, вращающихся вокруг своего центрального источника света и тепла? Эта прекрасная мысль соперничала с концепцией Земли как центра Вселенной и как полностью отделенной от других звездных тел, чьей главной целью было лишь давать свет и указывать время для жителей Земли. К большому сожалению, именно последняя, гораздо менее привлекательная теория прочно закрепилась в Церкви, хотя некоторые из ее непредвзятых людей, такие как знаменитый кардинал Николай Кузанский (1401–1464), высказывались в пользу противоположного мнения и делали это беспрепятственно. Но времена становились тяжелее, железная ортодоксия торжествовала, и Джордано Бруно, чья защита заключалась в том, что он просто принял теорию великого Кузанского, был сожжен на костре, чтобы искупить свое бесстрашное утверждение, что другие миры, не меньше нашего, могут быть благословлены присутствием живых существ.

Несомненно, другие планеты построены из того же материала, который входит в состав Земли, — как считал еще Леонардо да Винчи. Спектральный анализ учит нас, что одни и те же составляющие образуют все солнца, включая наше собственное. Если мы согласимся, что солнца предоставили исходное вещество планет, вращающихся вокруг них, то естественным выводом будет, что это вещество должно соединяться в подобные химические соединения на планетах, одинаково продвинутых в своем эволюционном, то есть остывающем, процессе. И мы действительно знаем, что одни и те же элементы составляют Солнце и Землю, и что образцы, доставленные нам из других миров, т. е. метеоры, имеют состав, который сильно напоминает нам горные породы в недрах Земли. Мы ищем напрасно только признаки действия воды, вещество, которое оставило такие очевидные следы на поверхности нашего земного шара и в непосредственных слоях ниже. Но следует помнить, что вода в форме пара, как было ранее изложено, покинула все малые звездные тела, а метеориты явно принадлежат к малым или самым малым среди странников небес.

Тогда нет причин сомневаться, что материал, из которого построены планеты, по существу один и тот же во всей Вселенной. Их недра должны, как и у нашей Земли, состоять из тяжелых металлов, главным образом железа — сильно преобладающего также на Солнце и в метеорах, — и это металлическое ядро должно быть одето силикатами, оксидами, карбонатами, сульфидами и гидратами всех металлов, особенно алюминия, и среди металлов мы можем также считать водород. Температуры плавления этих внешних и более легких веществ лежат выше 1000° C (1800° F). Никакая жизнь не могла существовать в такой расплавленной массе, так что не ранее, чем твердая кора была сформирована посредством охлаждения, возможность жизни была под рукой.

Жизнь, по крайней мере на Земле, привязана к определенным так называемым соединениям, в которых углерод является существенным общим элементом, в то время как водород, азот и кислород вместе с серой, фосфором, железом, магнием и несколькими другими менее важными элементами также входят в них. Никакое вещество, кроме углерода, не обладает этим качеством быть предпосылкой жизни. Кремнезем является близким родственником углерода и заменителем в определенных органических соединениях, но протоплазма, главный компонент живой клетки, не может быть построена без углерода. В неорганическом мире, однако, кремнезем в силу своего сродства, которое сродни углероду, играет роль, несколько похожую на последнюю в почти бесконечно вариабельных силикатах. Протоплазма не может выдержать температуру выше 60° C (140° F) или около того — некоторые водоросли, иногда утверждается, процветают в горячих источниках до 80–90° C (176–194° F), но, конечно, не выше 100° C (212° F). При этих температурах — строго говоря, при всех температурах между 0° C (32° F) и 365° C (689° F) — вода может существовать в жидком состоянии, и это тоже является предпосылкой жизни. Мы можем поэтому сказать, что жизнь ограничена малым температурным диапазоном между точками замерзания и кипения воды. Но где бы ни встречалась вода, за исключением сосуда, который она полностью заполняет, существует также в прилегающем пространстве, если оно не занято жидкостями или твердыми телами, водяной пар давлением по крайней мере 4,6 мм (0,18 дюйма). Существует, следовательно, всегда атмосфера водяного пара на любой планете, чья поверхность частично покрыта водой.

Палеонтологи согласились, что вся жизнь началась в воде. Многообразные живые существа, которые сейчас населяют твердую кору Земли, все происходят от предков, которые плавали в волнах океана, колыбели всех организмов. Не абсолютно точно, что кислород необходим всем живым существам, но многие биологи придерживаются этого мнения. Некоторые бактерии способны извлекать кислород, который им требуется для их развития, из соединений, в которых кислород связан иногда очень тесным образом, как в сульфатах. Но эти бактерии считаются дегенеративными растениями, и свободный кислород, конечно, незаменим для существования животных и, вероятно, также растений, за исключением только что упомянутого. Как мы увидим позже, свободный кислород не может присутствовать на планетах, пока не была сформирована твердая кора. Мы можем поэтому заявить, что условия для существования жизни на планете выполнены, когда истинная атмосфера, содержащая кислород и воду, окружает ее тело.

Если мы хотим понять эти условия, мы должны изучить процессы, посредством которых кислород поставляется в атмосферу. Так как планеты являются выделениями из Солнца, они должны изначально иметь состав Солнца, особенно его внешних слоев. Здесь металлы встречаются в наибольшем изобилии, но есть также несколько оксидов, особенно титана и магния (согласно Фаулеру), водород в больших количествах, кислород, углерод, циан и монооксид углерода. Может показаться странным, что свободный кислород существует бок о бок с избытком водорода и натрия, сильных так называемых восстанавливающих веществ, которые связывают кислород. Но при высоких температурах, преобладающих на Солнце, соединения кислорода и восстанавливающих веществ, например водорода, т. е. вода, в значительной степени диссоциированы на свои составляющие. Но если бы температура упала примерно до 1200° C (2200° F), при которой точка формирования коры еще не наступает, кислород был бы полностью поглощен в формировании упомянутых соединений. Соединения Земли, как и Солнца, также сильно восстанавливающие, так что мы должны сделать вывод, что свободный кислород не входил в газовую оболочку Земли в то время, когда была сформирована ее твердая кора. Мы можем получить концепцию газов, которые тогда существовали во внешних слоях Земли, изучая газы на Солнце и на других звездных телах, особенно кометах, а также исследуя газы, поглощенные расплавленными недрами Земли. До формирования коры вся масса Земли, за исключением газов в ее внешних слоях, была того же характера, каким обладают ее расплавленные недра сейчас. Эта расплавленная масса, или магма, при контакте с окружающими газами частично впитывала их посредством процесса, называемого абсорбцией. Исследование газов, присутствующих в магме, даст нам поэтому представление о тех, что существовали в исходных парах, окружающих Землю. Магма иногда появляется в поле зрения при вулканических извержениях, и заключенные газы тогда частично отдаются в воздух, но они также частично удерживаются в затвердевающей лаве, или вулканических породах, откуда они могут быть вытеснены высокой температурой и впоследствии проанализированы. Прямые газовые эманации из кратеров могут также быть собраны и проанализированы. Такие исследования были проведены в большом масштабе Альбертом Бруном, французом, Артуром Дэем, американцем, и его сотрудниками Шепердом и Перре. Брун пришел к удивительному выводу, что водяной пар, доселе считавшийся самым важным из вулканических газов, в действительности не был одним из них, а происходил из коры Земли. Эта теория, однако, была полностью опровергнута исследованиями Дэя и его соратников. В качестве примера мы приводим анализ (среднее из нескольких определений) вулканических газов из кратера Халемаумау на вулкане Килауэа на Гавайях:

May, 1912
Per cent. of Volume
Carbon dioxide | 55.4
Carbon monoxide | 4.3
Hydrogen | 7.7
Nitrogen | 29.6
Sulphurous acid | 2.9
December, 1912
Per cent. of Weight
Carbon dioxide | 42.9
Nitrogen | 25.8
Water | 27.5
Sulphurous acid | 3.7

В последнем случае было показано, что воздух проник в вулканические газы, который мог принести количество воды. Но это количество не могло быть большим, судя по количеству присутствующего азота, что соответствует не совсем 3 процентам воды по весу. В первом случае вода не была включена в анализ. Во всяком случае, высокий процент воды часто наблюдался в вулканических газах.

Когда газы оставляли в контакте с водой, значительная часть поглощалась ею, особенно соединения хлора и фтора, а также аммиак и сернистая кислота. Анализ такой воды показал на 10 процентов больше фтора, чем сернистой кислоты, и две пятых столько хлора, сколько фтора. Аммиак составлял только половину одного процента хлора. Ни один из редких газов воздуха не присутствовал, что указывает на то, что азот происходил полностью из магмы, а не из воздуха.

Брун проанализировал лавы из разных вулканов. Газы, извлеченные из них, естественно, не дают такой надежной информации об исходной атмосфере Земли, как газы, непосредственно исходящие из вулканов. В качестве примеров мы цитируем состав паров в лавах, выброшенных 4 марта 1901 года из Стромболи, и из Везувия в известном извержении 1906 года. Они показывают в процентах по объему:

| Stromboli | Vesuvius
Free chlorine |  12.8 |   0  
Hydrate of chlorine |   2.0 |   6.6
Sulphurous acid |   4.5 |  12.0
Carbon dioxide |  60.2 |  73.8
Carbon monoxide | 11.5 | traces
Hydrogen |   0.5 |   7.6
Nitrogen |   6.9 | traces
Marsh-gas |   1.6 |   0  
| 100.0 | 100.0

Будет замечено, что состав значительно варьируется. Свободный хлор не может очень хорошо быть примигениальным, так как он, подобно кислороду, соединяется с восстанавливающими веществами. Хлор может быть произведен нагреванием хлорида кальция с кремнеземом и ферросиликатами, которые присутствуют в магме. Во всяком случае, углекислый газ составляет основную массу. Следующими по важности являются сернистая кислота и гидрат хлора. Монооксид углерода, водород и азот могут встречаться в довольно значительных количествах, но иногда почти полностью отсутствуют.

Дэй и Шеперд пришли к выводу, что газы, испускаемые горячей лавой в кратере Халемаумау, — это азот, вода, углекислый газ, монооксид углерода, сернистая кислота, водород, пары серы, также малые количества хлоридов, фторидов и, возможно, аммиака. Таким, по крайней мере приблизительно, должен был быть и исходный состав атмосферы Земли, когда кора была только что сформирована. Азот, вода и углекислый газ были самыми важными ингредиентами; в высоких слоях присутствовал водород. Кислород полностью отсутствовал, и восстанавливающие газы, такие как водород, сернистая кислота и монооксид углерода, изобиловали вместо него. Если мы далее отметим состав комет и метеоритов, мы обнаружим, что циан, углеводы и монооксид углерода также присутствуют в первых, аргон и гелий — во вторых. Поэтому вероятно, что эти вещества, хотя и отсутствуют в эманациях из Килауэа, все же принадлежали к первичным атмосферам планет. Редкие газы воздуха, особенно, должны были изначально прийти из внешних частей Солнца, как и азот.

Атмосфера такого состава была бы совершенно непригодна для живых существ. Если организмы должны там процветать, она должна быть очищена от таких ядов, как углекислый газ, газообразная сера, циан и сернистая кислота. Мы знаем, что такой процесс имел место и что солнечный свет был тем великим химиком, который производил кислород и углерод из углекислого газа. Упомянутые ядовитые газы впоследствии окислялись под воздействием электрических разрядов. Мы все знаем, что растения строят свой каркас под влиянием солнечного света, потребляя при этом углекислый газ, воду и немного аммиака. В этом процессе образуется кислород, а также крахмал, целлюлоза, сахара и белковые вещества с помощью зеленого красящего вещества растений — хлорофилла, который значительно ускоряет это действие. Впоследствии эти новые вещества, которые все (за исключением белковых) принадлежат к группе углеводов, превращаются главным образом в углерод и воду. Конечный результат заключается в том, что углекислый газ под воздействием солнечного света расщепляется на две свои составляющие: углерод и кислород. Этот процесс, сравнительно быстрый в присутствии хлорофилла, должен также, хотя и медленнее, происходить и без этой среды; и в недавних опытах химики — в частности, Даниэль Бертело — действительно преуспели в имитации этой важной функции растений без хлорофилла путем применения света с короткой длиной волны. В течение многих миллионов лет, которые, как доказала геология, были необходимы для эволюции нашей планеты, углекислый газ в воздухе постепенно превращался в кислород и углерод. До тех пор, пока в атмосфере оставались восстановительные газы, такие как упомянутые ядовитые, или значительные количества углеводов и водорода, кислород расходовался на их горение. Если бы не существовало твердой коры, препятствующей проникновению кислорода во внутреннюю расплавленную массу, он нашел бы туда путь и окислил бы восстановительные вещества в магме. Отделение внутренней части от окружающей газовой оболочки является, следовательно, необходимым условием существования свободного кислорода в воздухе. Другое условие заключается в том, что горючие газы, выходящие из вулканов, должны добавляться в воздух с достаточно медленной скоростью, чтобы не поглотить весь одновременно образующийся кислород. Третье требование состоит в том, чтобы высвобожденный углерод не связывал только что восстановленный кислород в процессе повторного окисления. Пока воздух оставался восстановительным, это последнее условие, несомненно, выполнялось именно по этой причине. Во всяком случае, как только кора сформировалась, а первоначальная бурная вулканическая деятельность несколько утихла, наконец наступило время, когда в воздухе появился свободный кислород. Ранее присутствовавшие восстановительные газы, за исключением небольших долей, сгорели, превратившись в воду, углекислый газ и серную кислоту, а соединения азота, несомненно, добавили свободный азот к запасам этого газа, уже составлявшего часть атмосферы. Теперь пришло время для первых растений, вероятно, низших форм водорослей, которые в океанах положили начало жизни на нашей планете. Углекислый газ и соляная кислота воздуха, а также вновь образовавшаяся серная кислота поглощались проточной водой и вызывали быстрое разрушение, производя кремнезем и кислые силикаты. По мере развития и распространения растительной жизни образование кислорода увеличивалось. Падающее растительное вещество внедрялось в ил, который препятствовал доступу кислорода во время гниения, и таким образом отлагались ископаемые виды топлива. Кён из Брюсселя первым указал, что углерода и серных соединений, накопленных в Земле, было бы достаточно, чтобы связать кислород воздуха. Более поздние исследования привели к выводу, что одного углерода достаточно для этой цели. Таким образом, по-видимому, весь кислород воздуха происходит из углекислого газа, принадлежавшего к первоначальной атмосфере или привнесенного в нее вулканами.

Причина, по которой углекислый газ и вода постоянно высвобождаются из магмы, несомненно, заключается в том, что кислые силикаты легче основных и поэтому накапливаются во внешних частях магмы. Там существует большой избыток кремнезема. Соединения, содержащие воду и углекислый газ, т. е. гидраты и карбонаты, также легки и поэтому должны скапливаться в тех же слоях, где в изобилии присутствует кремнезем, где они частично растворяются свободным кремнеземом, тем самым высвобождая воду и угольную кислоту. Последние, в отличие от кремнезема, летучи и поэтому испаряются в воздух, оставляя кремнезем позади. Этот процесс все еще проявляется везде, где магма выходит наружу, например, через вулканы. Но и некоторые другие кислоты в магме весьма летучи, как, например, сернистая, тиосерная и соляная кислоты. Они также относятся к вулканическим газам, растворяются водой и участвуют в процессах разрушения. Углекислый газ и соляная кислота образуют карбонаты и хлориды. Первые извлекаются из морской воды ракообразными, иногда также растениями, и составляют часть наших осадочных пластов; последние растворимы и остаются в воде, главным образом в виде хлорида натрия, или поваренной соли. Тиосерная кислота, вероятно, продукт сульфида железа и кислот в магме, вошла в состав многочисленных нерастворимых металлических сульфидов, найденных в Земле. Частично она также была окислена, подобно сернистой кислоте, в серную кислоту и затем способствовала процессам разрушения, образуя гипс, который отложился в осадочных породах.

Геологи ранее полагали, что Земля постепенно и непрерывно остывала. Эта теория, однако, столкнулась с трудностью, заключающейся в том, что определенные холодные временные интервалы, ледниковые периоды, сменялись более теплыми эпохами. Сначала предпринимались попытки преодолеть это препятствие, предполагая, что ледниковый период в северном полушарии компенсировался теплым периодом в южном полушарии и наоборот. Таким образом, средняя температура для всей поверхности земного шара могла, возможно, непрерывно снижаться, хотя на двух полушариях и происходили колебания. Но этот взгляд оказался несостоятельным, поскольку ледниковый период оставил следы также в тропиках, вблизи экватора, как, например, на Килиманджаро, в Новой Гвинее и так далее. В настоящее время практически достигнуто согласие в том, что последний великий ледниковый период характеризовался температурой от 4° до 5° C (от 7° до 9° F) ниже современной по всей поверхности Земли. Это определение было достигнуто путем измерения разницы в высоте между конечными точками ледников в настоящее время и самыми низкими точками, где их шлифующее действие оставило очевидные следы. Ледяные покровы Северной Европы, Северо-Восточной Америки, Южной Америки, вдоль побережья Чили и в Аргентине, а также на южном острове Новой Зеландии, по-видимому, существовали одновременно. Также в более ранние эры, например, в алгонкскую и пермскую эпохи, происходили ледниковые периоды. Последний, который ощущался в Австралии, Индии и Южной Африке, называется гондванским временем. Ранее предполагалось, что этот период не вызывал никакого падения температуры, кроме как в упомянутых регионах. Более поздние исследования заставляют нас полагать, как утверждал Холланд в своем президентском обращении к геологической секции Британской ассоциации на ее заседании 1914 года, что этот ледниковый период также одновременно охватывал весь земной шар.

Поскольку алгонкское время относится к древнейшим эпохам геологической истории, представляется, что температура на Земле, пока на нашей планете существовала жизнь, в целом была почти постоянной, однако с важными чередованиями теплых и холодных периодов. Для объяснения этих колебаний нашим почти единственным средством является предположение, что теплосберегающее качество атмосферы изменилось в силу варьирующегося состава. Теплые периоды наступали, когда углекислый газ был в изобилии в атмосфере из-за вулканической деятельности, холодные периоды, напротив, сопровождались недостатком углекислого газа. С повышением температуры процентное содержание водяного пара в воздухе также увеличивалось, обеспечивая дополнительную защиту от радиационной потери тепла.

Таким образом, казалось бы, что средняя температура поверхности Земли вряд ли изменилась в какой-либо степени, заслуживающей упоминания, в течение огромных промежутков времени, оцениваемых примерно в 500 миллионов лет. Тем не менее, вероятно, происходит медленный процесс охлаждения, направленный к центру планеты. Все возрастающие количества вещества переносятся из недр земли посредством вулканической деятельности. Осадочные отложения постоянно увеличиваются, в то время как внутренняя часть становится полой. В результате кора должна постепенно оседать, вызывая при этом большие трещины. К этим ослабленным местам вулканические продукты проявляют особую склонность, и кратеры выстраиваются в линии вдоль таких трещин. В других местах, где вулканическая деятельность менее выражена, вместо этого появляются горячие источники, обычно выбрасывающие углекислый газ в изобилии, иногда также сернистую кислоту и сероводород. Смещения в коре также происходят вдоль этих трещин, сопровождаясь землетрясениями. Изучение этих различных явлений позволило нам нанести на карту трещины, которые обычно расходятся почти прямыми линиями из одной точки, так называемого центра обрушения, подобно тому как трещины на оконном стекле исходят из точки излома, вызванного сильным ударом. Позже мы увидим, что такие линии излома и центры обрушения обычны для всех звездных тел, которые обладают твердой корой и наблюдаемы с Земли.

Теперь мы можем легко составить представление об общей тенденции в развитии атмосферы. Газы, первоначально присутствовавшие, были все, за исключением водорода, азота и редких газов, сильно поглощающими свет и, в частности, тепло. Поэтому естественно, что планеты, которые не сформировали твердую кору, обладают сильно поглощающей паровой оболочкой, как это действительно имеет место с большими планетами (сравните рис. 13). Как только кора сформировалась, а воздух постепенно очистился от этих газов благодаря солнечному свету, так что остались главным образом азот и кислород, небольшие количества редких газов и углекислый газ, помимо воды, температура упала довольно быстро. Углекислый газ составлял последний эффективный теплосберегающий ингредиент. По мере того как кора становилась толще, запас этого газа уменьшался и далее расходовался в процессах разрушения. Вследствие этого температура медленно снижалась, хотя и происходили решительные колебания при меняющейся вулканической деятельности в разные периоды. Поставка и потребление углекислого газа довольно хорошо балансировали, поскольку разрушение шло параллельно с долей этого газа в воздухе. Но эволюция в целом может протекать только в одном направлении — к окончательному остыванию Земли. Это должно произойти хотя бы по той причине, что запас энергии в Солнце и, следовательно, его излучение должны медленно уменьшаться. С углублением коры и исчезновением углекислого газа растительность должна убывать, а вместе с ней и производство кислорода. Этот газ также участвует в общем разрушении путем окисления протоксидов железа в минеральных породах. Кислородная часть воздуха должна поэтому в конечном итоге достичь своего максимума и начать снижение. Расчеты указывают на вывод, что углекислый газ воздуха был бы израсходован за несколько десятков тысяч лет, если бы новые запасы не поступали из недр. Вода также поглощается в процессах распада по мере образования гидратированных соединений, количество которых увеличивается с падением температуры. Поскольку количество воды в океане неизмеримо больше (примерно в 50 000 раз), чем запасы углекислого газа в воздухе и в морях, нехватка последнего, несомненно, станет серьезной в первую очередь. Но впоследствии должно произойти медленное высыхание планеты, которое будет протекать с ускоренной скоростью по мере продолжающегося охлаждения Земли. Тогда пар в воздухе и, следовательно, осадки пойдут на убыль. Тогда, как и во время ледниковых периодов, мощные ледяные шапки покроют полюса и задержат большую часть воды в океане. Наконец, вся планета, возможно, после того как она была обитаема в течение триллионов лет, превращается в ледяную пустыню с несколькими трещинами в своей твердой коре, через которые поднимаются теплые и кислые пары и создают небольшие растаявшие области, характеризующиеся более темным цветом, чем пустынный и ледяной ландшафт в целом. Органическая жизнь лишена условий для существования и поэтому перестает радовать планету своими интересными вариациями. Планета мертва, но продолжает, подчиняясь гравитации, описывать свою орбиту в пространстве.

ГЛАВА VI ПЛАНЕТА МАРС

Благодаря работам Скиапарелли, Фламмариона и Лоуэлла живой интерес широкой публики был направлен на нашу соседнюю планету Марс. Некоторые исследователи, среди них Фламмарион и Лоуэлл, с полной уверенностью утверждают, что на Марсе есть разумные обитатели, которые построили и поддерживают любопытные «каналы», которые, как утверждается, не могли быть созданы никем, кроме разумных существ, далеко превосходящих человека.

Воздух, вода и солнечный свет существуют там, говорит Фламмарион в своем известном великом труде «Планета Марс» (1902, стр. 515). «Нам кажется нелепым обрекать такой мир, как Марс, где существуют все условия для жизни, на такую судьбу» (быть сухой пустыней). Несомненно, чувства и желаемый результат играют роль во всех подобных дедукциях, как, собственно, и указывают слова, выбранные Фламмарионом.

В отличие от Земли, Марс, с другой стороны, находится значительно дальше от Солнца, чье излучение поэтому на Марсе обладает лишь 43 процентами своей интенсивности на Земле. Судя по этому факту, средняя температура Марса должна падать далеко ниже температуры Земли и значительно ниже точки замерзания воды, и в таких условиях трудно представить растительность вблизи полюсов Марса, как это делает Лоуэлл в своем томе «Марс как обитель жизни» (1909), или даже в окрестностях каналов где-либо на поверхности планеты, как предполагает Фламмарион.

При таких господствующих идеях мы вполне можем понять, что астрономы направили свои недавно чрезвычайно отточенные инструменты на нашего рубиново-красного соседа в небе, когда в 1909 году он прошел очень близко к Земле в условиях, особенно благоприятных для точных наблюдений, даже более, чем они были в течение семнадцати предшествующих лет.

Многочисленные астрофизики, среди них ведущие мировые представители своей дисциплины, неоднократно направляли свои спектроскопы на Марс, чтобы установить, присутствует ли там водяной пар или нет. В спектре Солнца мы находим несколько так называемых «дождевых полос», обусловленных тем, что свет, прежде чем достичь аппарата, прошел через влагу воздуха. Чем влажнее воздух, тем сильнее развиты эти дождевые полосы. Если мы направим инструмент сначала на Луну, у которой отсутствует атмосфера, а следовательно, и влага, а затем на Марс, который для простоты мы предположим стоящим близко к диску Луны, в спектрах этих двух тел должна появиться разница, при условии, что влага присутствует в атмосфере Марса. Дождевые полосы должны быть более выражены в солнечном свете, который прошел через атмосферу Марса (прошел ее дважды, так как свет отражается поверхностью планеты), чем в свете, отраженном от голой Луны. Полосы, конечно, появляются в обоих спектрах, так как свет на своей финальной стадии к спектроскопу проходит через атмосферу Земли, которая никогда не бывает свободна от влаги. Таким образом, Хаггинс и Янсен, ученые с мировым именем, полагали, что они продемонстрировали присутствие водяного пара на Марсе. Кэмпбелл, с другой стороны, выдающийся директор Ликской обсерватории, проводил подобные исследования планеты в 1894 году, как и французский астроном Маршан в 1896 и 1898 годах, оба в необычайно благоприятных обстоятельствах, поскольку первый установил свой инструмент на высоте 1283 м (5200 футов), а второй — 2860 м (9370 футов) над уровнем моря, но ни один из них не нашел никаких признаков влаги в атмосфере Марса.

Очевидно, что наблюдения были бы гораздо точнее, если бы мы могли устранить влагу из атмосферы Земли, в каковой ситуации в спектре Луны не появилось бы никаких дождевых полос. Тогда было бы излишним сравнивать два спектра; нам нужно было бы только определить, присутствуют ли дождевые полосы в спектре Марса или нет. Мы никогда не сможем полностью избежать водяного пара в воздухе, но его влияние может быть значительно уменьшено путем проведения наших наблюдений с высоких гор или в пустынном климате, где воздух сравнительно сух, то есть свободен от водяного пара. Исследования, предпринятые там, где воздух сух, заслуживают поэтому большего доверия, чем те, что затруднены большей влажностью. Наблюдения Кэмпбелла и Маршана попадают в первую категорию, и поэтому представляется, что присутствие водяного пара на Марсе в какой-либо степени, заслуживающей упоминания, весьма сомнительно.

В более поздних испытаниях Кэмпбелл и Килер использовали улучшенный метод, применяя фотографии спектров на чувствительных пластинках, но ни одному из них не удалось обнаружить какой-либо водяной пар в атмосфере Марса.

Очевидно, что фотография предлагает большое преимущество перед прямым окулярным наблюдением. Две картины могут быть помещены бок о бок, и очень точные измерения могут быть сделаны на досуге. Мы можем также выбрать моменты для экспозиции, когда два звездных тела стоят одинаково высоко над горизонтом, так что солнечный свет, отраженный от них, проходит равные расстояния во влажной атмосфере Земли.

Теперь Лоуэллу предстояло проверить свои теории с помощью великолепных ресурсов, имевшихся в его распоряжении в обсерватории Флагстафф в пустыне Аризоны на высоте 2200 м (7200 футов) над уровнем моря. В январе и феврале точка росы там составляет около -7° C (+19,4° F), т. е. каждый кубический метр (1,3 куб. ярда) воздуха содержит 2,8 грамма (43,25 грана) водяного пара, в то время как насыщенный воздух при нулевой температуре (32° F) удерживает почти вдвое больше, или 4,8 грамма (74 грана) на кубический метр (1,3 куб. ярда). Слайфер, работая в этой обсерватории, довел чувствительность своих пластинок до предела, достижимого в то время, и сфотографировал спектр Марса в январе и феврале 1908 года. Он обнаружил, что самая важная дождевая полоса всегда была более заметной в спектре Марса, чем в спектре Луны, сфотографированном позже в ту же ночь. Как ни странно, только дождевая полоса, обозначенная «А» и расположенная в красном спектральном поле, имела заметное различие в двух спектрах. Другие полосы не дали никаких указаний на присутствие водяного пара на Марсе. Этот результат не противоречил напрямую выводам, сделанным Кэмпбеллом и Килером, также с помощью фотографии; они исследовали другие полосы, а не «А». Линия «А» могла, следовательно, возможно, быть более чувствительной к водяному пару, чем остальные.

Открытие Слайфера считалось настолько ценным, что его необходимо было использовать до предела. Поэтому был приглашен для консультации известный физик Вери; он произвел тщательные измерения интенсивности линий «А» на различных пластинках и вычислил, что атмосфера Марса содержит в 1,75 раза больше водяного пара, чем атмосфера Земли в точке наблюдения. Если мы желаем определить долю водяного пара в воздухе у поверхности Марса из этого утверждения, мы можем произвести расчет следующим образом. Количество водяного пара в вертикальном столбе воздуха сечением в один квадратный метр (1,2 кв. ярда) составляет, согласно Ханну, в 2500 раз больше количества в кубическом метре (1,3 куб. ярда) у поверхности земли. Во время наблюдения последнее количество составляло 2,29 грамма (35,4 грана); на каждом квадратном метре (1,2 кв. ярда) земли покоилось, следовательно, 5725 граммов (12 фунтов 11 унций) водяного пара. То, что количество воды не больше, хотя глубина атмосферы намного превышает 2500 м (1,5 мили), объясняется тем, что температура быстро падает с расстоянием от земли. На Марсе температура не должна падать так быстро с изменением высоты, потому что интенсивность гравитации там в 2,68 раза меньше, чем на Земле. Температура там падает в 2,68 раза медленнее при подъеме в атмосфере, и столб воздуха на Марсе сечением в один квадратный метр (1,2 кв. ярда) должен поэтому содержать в 6680 раз больше водяного пара, чем кубический метр (1,3 куб. ярда) у его поверхности. Поскольку Марс не стоял в зените, расстояние, пройденное световым лучом в атмосфере, было больше — фактически в 1,43 раза больше, чем если бы это было так. Столб воздуха в направлении светового луча сечением в один квадратный метр (1,2 кв. ярда) содержал, следовательно, 8175 граммов (18 фунтов 3 унции) водяного пара. В атмосфере Марса, которую свет прошел в вертикальном направлении, было, если верить Вери, в 1,75 раза больше, или 14 300 граммов (31 фунт 8 унций), а в кубическом метре (1,3 куб. ярда) у поверхности планеты, следовательно, в 6680 раз меньше, или 2,14 грамма (33,1 грана). Соответствующая точка росы тогда, согласно этому определению, составляет -10,3° C (+13,5° F). Признано, что на Марсе преобладает пустынный климат. Он мог во время наблюдения соответствовать чрезвычайно сухому климату в Солт-Лейк-Сити в разгар лета, когда влажность там составляет лишь 31 процент от насыщения. В таких условиях насыщенный воздух в полдень в экваториальном поясе на Марсе должен содержать 7 граммов (108 гран) на кубический метр (1,3 куб. ярда), что соответствует температуре 5,3° C (41,5° F).

Нужно признать, что это было не очень обнадеживающе для Лоуэлла. Если температура в середине дня, когда солнечный свет падает перпендикулярно на поверхность планеты, поднимается только до примерно 5° C (41° F), средняя температура за двадцать четыре часа, даже в разгар лета, должна в этом совершенно чистом, легком воздухе быть далеко ниже точки замерзания, и растительность на Марсе, следовательно, не очень хорошо мыслима. Несмотря на это, Лоуэлл увидел в измерениях Слайфера подтверждение своей теории о том, что Марс является обителью разумной расы, которая использует в своей борьбе за существование зеленую растительность, продвинутую даже в полярные регионы.

Кэмпбелл, однако, пошел на один шаг дальше Слайфера. В августе и сентябре 1909 года Марс занимал положение в небе, особенно благоприятное для наблюдений. Кэмпбелл решил воспользоваться этим. При поддержке богатого покровителя науки, некоего мистера Крокера, который неоднократно делал великолепные вклады в астрономические исследования, Кэмпбелл снарядил экспедицию на гору Уитни в Калифорнии, высотой 4425 м (14 502 фута), самую высокую вершину в Соединенных Штатах. Его сопровождал способный научный персонал, наиболее выдающимися из которых были доктор Эббот, глава обсерватории, принадлежащей Смитсоновскому институту, и известный немецкий астроном Альбрехт. Члены экспедиции страдали от горной болезни и перенесли много суровых испытаний, когда ветер был сильным, достигая около 25 м в сек. (56 миль в час), и в то же время холодным, падая ниже нуля (замерзания) в течение ночи. Барометрическое давление составляло всего 447 мм (17,6 дюйма). В течение ночей, когда проводились наблюдения, содержание воды в воздухе падало до значений между 0,5 и 0,9 грамма (от 7,7 до 13,9 грана) на кубический метр (1,3 куб. ярда), или в 2,5–4 раза меньше, чем то, с чем приходилось иметь дело Слайферу. Спектры Луны и Марса были сфотографированы в быстрой последовательности, в каждом случае было сделано по две экспозиции. Полоса «А» была отчетливо видна на нескольких пластинках. Никаких признаков большей выраженности этой полосы в спектре Марса обнаружить не удалось. Другие дождевые полосы также были исследованы с тем же результатом. Также характерные полосы кислорода не были сильнее в спектре Марса, чем в спектре Луны. Слайфер полагал, что он различил разницу, хотя бы на волосок, что указывало бы на присутствие кислорода в атмосфере Марса. Сам вывод не является невероятным, но количество кислорода там в любом случае значительно меньше, чем в атмосфере Земли.

Несколько утверждений Кэмпбелла, а также наблюдения Слайфера указывают на то, что разница должна была появиться между спектром Марса и спектром Луны, если бы содержание воды в атмосфере Марса было таким же, как в атмосфере Земли во время наблюдения. Это содержание, как было сказано ранее, было примерно в 3 раза меньше на горе Уитни, чем во Флагстаффе. В последнем месте измерения дали 1,75 как отношение водяного пара на Марсе к таковому на Земле. Количество водяного пара при Солнце в зените на Марсе должно поэтому, согласно наблюдениям Кэмпбелла, достигать лишь 0,4 грамма (6,1 грана) на кубический метр (1,3 куб. ярда), что соответствует точке росы -28° C (-18,4° F) или фактической температуре -17° C (+1,4° F), учитывая также пустынный климат с насыщением только 31 процент. Эта температура, вероятно, выше, чем средняя для летнего дня, так как наблюдения проводились в полдень на Марсе.

Теперь должно быть очевидно, что мы должны рассматривать Марс как непригодный для обитания живых существ. Возможно, в разреженном воздухе есть небольшое количество кислорода, но чрезвычайно низкая температура и скудный запас водяного пара создают непреодолимые препятствия для существования даже простейших форм жизни в экваториальных регионах Марса. Разница температур между днем и ночью должна быть огромной из-за пустынного климата. Даже если бы жизнь могла развиваться в течение дня, который имеет почти такую же продолжительность, как у нас — Лоуэлл установил ее в 24 часа 37 минут 22,6 секунды — и в течение которого температура, возможно, могла бы подняться выше точки замерзания, она, тем не менее, была бы безжалостно уничтожена лютым морозом ночью.

Кэмпбелл предложил объяснение признаков водяного пара на Марсе, заметных на фотографиях Слайфера. Анализ наблюдений последнего показывает, что Луна была сфотографирована примерно на четыре часа позже ночью, чем Марс. Во всех случаях, кроме одного, в небе появлялись облака. Это указывает на присутствие влаги в воздухе, так что влажность должна меняться с температурой, которая быстро падает в течение ночи. Кэмпбелл сам обнаружил в ясные ночи, когда он проводил свои наблюдения, что влажность в ночные часы до полуночи падает до доли — половины или трети — своего первоначального значения через час или около того после заката. Это быстрое падение температуры, вероятно, ограничено слоями непосредственно над точкой наблюдения, но влага сильно сконцентрирована внизу, так что это изменение влажности, несомненно, следовало принять во внимание. Или, что еще лучше, следует избегать наблюдений в начале ночи и фотографировать Луну и Марс как можно ближе друг к другу, меры предосторожности, принятые Кэмпбеллом, но не Слайфером. То, что последний нашел меньше следов воды на лунных фотографиях, чем на марсианских, вероятно, объясняется тем фактом, что первые были сделаны около полуночи, а вторые — вскоре после заката, когда атмосфера содержала гораздо больше водяного пара. Таким образом, мы узнаем, как небольшая оплошность, более очевидная для метеоролога, чем для астронома, может испортить работу, в остальном выполненную с необычайной тщательностью.

На критику Кэмпбелла Вери ответил предположением, что метеорологические условия во время наблюдений на горе Уитни должны были быть исключительно неблагоприятными. Весь юго-запад Соединенных Штатов и север Мексики посещались в то время облачной погодой и сильными ливнями. Вери утверждает, что эта влажность должна была частично распространиться на высокие слои над горой Уитни и поэтому сделала расчет содержания влаги в воздухе совершенно ненадежным.

Одновременно (август 1910 г.) были опубликованы новые измерения фотопластинок Слайфера от февраля 1908 года, которые исследовал Вери. Результат теперь заключался в том, что дождевая полоса «А» была в 2,5 раза более выражена в спектре Марса, чем в спектре Луны. Более того, полоса поглощения кислорода «В» была в 1,5 раза сильнее для Марса, чем для Луны. Большие количества водяного пара и кислорода должны, следовательно, несомненно существовать в атмосфере Марса.

Тем временем Кэмпбелл не бездельничал. Трудность со старыми измерениями заключалась в том факте, что линия поглощения водяного пара в атмосфере Марса занимает идентичное место линии, обусловленной паром в атмосфере Земли. Существует, однако, метод, как уже указывал Кэмпбелл в 1896 году, разделения этих двух, который доступен, когда Марс либо приближается к Земле, либо удаляется от нее с достаточной скоростью. Последнее можно было определить как из известных движений двух планет, так и из смещения определенных спектральных линий Солнца. Эти два определения были в почти идеальном согласии; например, 26–27 января 1910 года астрономические расчеты дали относительную скорость 19,1 км (11,86 мили) в секунду, а спектроскопические измерения — 19,2 км (11,93 мили) в секунду, в то время как 3–4 февраля относительная скорость составляла 18,1 км (11,24 мили), разница в 1 км (0,62 мили) в секунду. Это испытание показывает точность метода. Среди линий поглощения водяного пара и кислорода, однако, не было ни одной, обусловленной атмосферой Марса. Кэмпбелл предполагает, что такие линии, безусловно, были бы видны, если бы они были хотя бы в одну пятую силы так называемых теллурических линий. Преимущество этого метода очевидно в том, что «марсианские» и «теллурические» линии лежат близко друг к другу на одной пластинке, так что различия в чувствительности, экспозиции и атмосферных условиях полностью исключаются.

Из этих и следующих данных мы можем заново рассчитать содержание воды и температуру атмосферы на Марсе: водяной пар в точке наблюдения составлял 1,9 грамма (29,3 грана) на кубический метр (1,3 куб. ярда), зенитное расстояние Марса 55°, и падающие, а также отраженные солнечные лучи образовывали угол 70° с поверхностью Марса; следовательно, количество влаги у поверхности составляло лишь 0,12 грамма (1,85 грана) на кубический метр (1,3 куб. ярда), что соответствует -38° C (-36,4° F) для насыщенного воздуха и -27° C (-16,6° F) для воздуха с 31-процентным насыщением. Содержание кислорода на кубический метр (1,3 куб. ярда) у поверхности Марса составило бы лишь шестнадцатую часть соответствующего численного значения на Земле. Это определение более точное, чем любое из предыдущих, и снижает температуру еще на 10° C (18° F) ниже самого низкого значения, полученного ранее в этой главе. Мы должны помнить, однако, что во время испытания в сентябре 1909 года Солнце стояло практически в зените на Марсе, в то время как в январе и феврале 1910 года мы имеем дело с точкой, где восход Солнца произошел около четырех с половиной часов назад. Последнее наблюдение должно дать значение, близкое к средней суточной температуре на Марсе, но немного выше ее.

Никакого определения, сравнимого по точности с этим, сделанным Кэмпбеллом, по-видимому, не было. Мы должны поэтому признать его окончательным.

Мы можем легко рассчитать температуру поверхности планеты по интенсивности полученного солнечного излучения, или инсоляции, при условии, что окружающая паровая оболочка не содержит газа, задерживающего тепло. Наиболее важными газами этого рода являются водяной пар, которого, как мы только что видели, очень мало в атмосфере Марса, и углекислый газ, которого, вероятно, также, по причинам, изложенным ниже, лишь скудный запас в марсианской газовой оболочке. Такие расчеты были впервые выполнены Кристиансеном из Копенгагена, который принял 2,5 калории за солнечную постоянную на Земле, т. е. количество энергии, получаемой посредством инсоляции в минуту каждым квадратным сантиметром (0,15 кв. дюйма) поверхности Земли, когда она находится под прямым углом к излучению и на среднем расстоянии от Солнца. На Марсе излучаемая энергия, получаемая в подобных условиях, составляет лишь около 1,1 калории. Поверхность планеты нагревается до тех пор, пока она не излучает в пространство столько же энергии, сколько получает от Солнца. Таким образом, мы получаем среднюю температуру -37° C (-34,6° F) для всей поверхности Марса. Регионы, подверженные воздействию Солнца в зените в полдень, могли бы, если бы тепло не отводилось оттуда, возможно, достичь средней суточной температуры +8° C (46,4° F) и, возможно, немного больше в полдень. Вероятно, даже точка замерзания не достигается, так как тепло быстро уносится свободно циркулирующим воздухом. Вышеупомянутая средняя температура -37° C (-34,6° F) в целом, по-видимому, хорошо согласуется с наблюдениями Кэмпбелла на горе Уитни.

Недавние точные определения интенсивности солнечного излучения Эбботом, К. Ангстремом и другими указывают на то, что она была оценена примерно на 20 процентов слишком высоко. Если мы примем солнечную постоянную за ровные 2,0 калории, что немного высоковато, мы придем к выводу, что средняя температура на Марсе упала бы примерно на 50 градусов ниже точки замерзания. Экваториальные регионы могли бы тогда достичь среднего значения -8° C (+17,6° F), а в полдень температура могла бы, возможно, подняться немного выше нуля (32° F). Еще более высокая температура могла бы быть достигнута на полюсе, где Солнце в течение лета остается месяцами над горизонтом, или высокая отметка +8° C (46,4° F), при условии, что тепло не уносилось бы воздушными потоками. Такие потери, естественно, должны происходить, и температура, вероятно, колеблется около точки замерзания. На марсианских полюсах мы могли бы, возможно, представить существование некоторых низших форм растительности (снежные водоросли и т. д.) в разгар короткого лета.

Когда мы до сих пор, опираясь на авторитет Лоуэлла, Вери и других, предполагали среднюю температуру +10° C (50° F) на Марсе, мы делали это в предположении, что атмосфера планеты содержит большие количества теплосберегающих газов. Это предположение представляется уже не более состоятельным, чем вера в высокую температуру на Марсе. В конце концов, температура, вероятно, примерно на 10° C (18° F) выше, чем указывал бы наш последний расчет — или около -40° C (-40° F) — потому что воздух на Марсе очень чист и допускает, следовательно, все солнечные лучи, удерживая также часть благодаря тому небольшому количеству водяного пара, углекислого газа и других теплосберегающих газов, которые могут присутствовать в атмосфере. Средняя летняя температура на марсианском экваторе (-27° C или -16,6° F согласно данным Кэмпбелла) была бы тогда примерно на 13° C (23,4° F) выше средней для планеты. Это близко согласуется с условиями на Земле, где самый высокий средний показатель в июле на экваторе составляет 27° C (80,6° F), а средний для земли — 16° C (60,8° F).

Мы, следовательно, обязаны пересмотреть в полном объеме наши идеи о Марсе. Вера в то, что органическая жизнь (зеленая растительность) вызывает цвет так называемых морей на Марсе, как предполагал Лоуэлл, или что красные оттенки принадлежат великолепному наряду, в который осень одевает растения перед тем, как их листья опадают под атаками мороза, как намекал Фламмарион, должна в наши дни занять свое место в призрачном царстве снов.

Те, кто не верит, что так называемые каналы являются настоящими водными путями, предназначенными для перевозки грузов и орошения, или иллюзиями, чему противоречат фотографии (например, рис. 18), обычно считают, что они означают трещины или разломы. Как и в коре Земли, они обычно проходят почти прямыми линиями или регулярно изогнутыми кривыми (рис. 17 и 17а). Фламмарион упоминает, что известный физик Физо рассматривал «каналы» как трещины в ледяных покровах океанов на Марсе. Пенар в 1888 году выразил более вероятное мнение, что они соответствуют разломам в коре Земли. Фламмарион утверждает, что такие разломы не имеют прямолинейной конфигурации «каналов». Это совершенно ошибочно, как показано на воспроизведенной здесь карте (рис. 16). Также утверждается, что они необъяснимо длинны, например, канал Фисон имеет 2250 английских миль (Лоуэлл) или 3620 км в длину. Самая длинная известная трещина от землетрясения, вдоль всей длины которой произошло смещение в один момент, имеет 600 км (373 мили) в протяженности; сильное землетрясение в Калифорнии в 1906 году произошло из этой трещины. Более того, нет сомнений, что большой разлом в Земле следует вдоль побережья Тихого океана от Арики до Магелланова пролива в почти северном и южном направлении на расстояние около 32 параллелей или 3560 км (2210 миль). Этот разлом почти такой же длинный, как Фисон на Марсе. Такие трещины существуют вдоль всего побережья Тихого океана. Пока мы не знаем их положения в деталях, потому что длинные участки проходят под морем или через территории, еще не занятые цивилизованными людьми. В качестве примера небольшой трещины может служить фотография, сделанная Седерхольмом из Сегельскара, к востоку от Ханко в Балтийском море (см. рис. 15). Поскольку изучение землетрясений в последние годы ведется с возрастающим интересом, разломы всех размеров, несомненно, скоро будут обнаружены. Твердая кора на Марсе, кроме того, несколько толще, чем у Земли, так как охлаждение этой планеты продвинулось дальше. Секции, отколовшиеся при разрыве марсианской коры, должны поэтому быть намного больше как по ширине, так и по длине. Несомненно, факты, что интенсивность гравитации на Марсе составляет лишь три восьмых от ее интенсивности на Земле и что кривизна марсианской поверхности вдвое острее земной, способствуют этому результату. Представьте себе два свода, один построенный из более высоких и широких клиновидных камней, чем другой, и с половиной радиуса, и, кроме того, нагруженный только на одну треть так сильно, как другой, и станет очевидно, что мы можем позволить гораздо больший пролет в первом случае, чем во втором, без страха обрушения. Другими словами, требуется гораздо более обширное обрушение или усадка расплавленной массы под корой Марса, чтобы вызвать разрыв, чем под земной корой.

Рис. 15. Узкий залив на левой стороне Сегельскара, к востоку от Ханко в Финляндии. Залив обязан своим существованием тому факту, что лед обнажил территорию, прорезанную трещинами. Фото И. И. Седерхольма.

Рис. 16. Центры землетрясений в Калабрии и на Сицилии. На большой карте указаны поврежденные местности, на меньшей — наиболее заметные линии толчков. Нарисовано И. И. Седерхольмом.

Как следствие, трещины на Марсе должны быть длиннее соответствующих образований на Земле. Тщательное изучение большого разлома в Калабрии показывает, что он состоит из настоящей сети более мелких прямых трещин (как видно на рисунке 16, который взят из работы известного финского геолога Седерхольма). На этой карте также показаны радиальные трещины (см. «Миры в становлении», рис. 16), нанесенные Зюссом, и их направление под морем обозначено пунктирными линиями. Эскиз в верхнем левом углу рис. 16 поразительно похож на рисунок, сделанный Скиапарелли в проекции Меркатора планеты Марс (см. карту в конце книги). Мы замечаем на обоих многочисленные равноудаленные линии, соответствующие параллельным трещинам и дуплексным каналам. Не каждая трещина имеет свою параллель и не каждый канал — своего напарника — обычно виден только один из последних, а иногда оба исчезают.

Поскольку радиальные трещины на рисунке Зюсса, если их продолжить, сходятся на Липарских островах, так и несколько каналов на Марсе сходятся в так называемом озере (Лоуэлл называл их «рощами» или «оазисами»), которое, очевидно, является центром обрушения (многие появляются на рис. 17). Очевидно, что все пересечения «каналов» не обязательно являются такими центрами обрушения. (См. карты рис. 17 и 17а в конце книги).

Мы будем, следовательно, предполагать, что каналы на Марсе соответствуют геологическим разломам смещения на Земле. Вдоль этих разломов выходят газы, высвобождаемые в процессе охлаждения на обеих планетах; это те же газы, что выходят через вулканы. Эти пары — прежде всего вода, затем углекислый газ и, в значительно меньших количествах, сернистые газы и соляная кислота. Они выходят через трещины в регионах, которые, геологически говоря, не так давно были ареной вулканической деятельности. В бороздах смещения часто образуются озера и водотоки, как мы можем наблюдать во многих местах в Швеции, например, недалеко от Стокгольма.

Предположим теперь постепенное охлаждение нашей земли. Большинство территорий покрыто слоистыми, сравнительно легкими породами. К трещинам смещения вода собирается из окружающих пластов и иногда из недр, частично вымывает рыхлый материал и превращает трещины в борозды, обычно с плоским дном. Растворенные соли переносятся в море. По мере продолжения охлаждения океан начинает замерзать. Каждое лето поверхность тает до определенной степени, как это происходит сейчас в наших полярных регионах. Наконец, весь океан промерзает до дна, лед теперь следует рассматривать как своего рода породу, изгибы и смещения прекращаются, и лед принимает гладкую поверхность. В сильном солнечном свете летом эта поверхность оттаивает, как и водотоки на материке, и они продолжают нести свои соли к открытой поверхностной воде. С приближением зимы последняя затвердевает снова, но не как вода в наших внутренних озерах сверху, а снизу, так как обычная морская вода обладает своей наибольшей плотностью ниже точки замерзания, в то время как обратное верно для пресной воды. Следствие этого заключается в том, что ледяной фундамент растет вверх, и по мере того как поверхностная вода становится все более мелкой, она превращается в концентрированный солевой раствор. При дальнейшем падении температуры образование льда сопровождается кристаллизацией солей.

Нечто подобное происходит на марсианском материке в его плоских речных бассейнах, которые соответствуют соленым озерам в наших пустынях. Из-за лютого холода и потребления воды в процессе разрушения (углекислый газ был в значительной степени израсходован таким же образом), осадки на Марсе почти прекратились, и большая часть воды в циркуляции выходит из недр планеты вдоль трещин. Поскольку она содержит соляную кислоту и углекислый газ, она извлекает из почвы соли, такие как хлориды натрия (поваренная соль), кальция и магния, все присутствующие в обычной морской воде, куда она была принесена реками. Соединения кальция и магния не осаждаются как карбонатные соли через посредство ракообразных, как это имеет место на земле. Сильное солнечное излучение летом частично испаряет воду в разреженный воздух, оставляя соли позади. Из-за низкой температуры это испарение на Марсе, вероятно, медленнее, чем на Земле. Вдоль трещин в коре образуется своего рода сухие соленые озера, подобные обычно мелким и иногда сухим озерам, обычным в пустынях Центральной Азии, как описано Хедином. Мы знаем, что Марс обладает выраженным пустынным климатом. В самых низких участках водотоков наконец остается концентрированный солевой раствор, который расстается со своей водой все более неохотно, так что соли, которые наиболее сильно удерживают воду, кристаллизуются в самых глубоких точках. Если зимний холод достаточно суров (ниже -55° C или -67° F), лед извлекается даже из самых концентрированных растворов, которые главным образом содержат хлорид кальция. Несмотря на такие экстремальные температуры, испарение в разреженную атмосферу не является незначительным, и кристаллы льда частично исчезают, чтобы появиться вновь в самых холодных регионах планеты, то есть вокруг полюса, который в это время отвернут от солнца. На океане, теперь замерзшем насквозь, образуется полярная шапка из снега и инея, которая наконец достигает 38-й параллели в южном полушарии (см. рис. 18 и 19), где зима наступает, когда Марс наиболее удален от солнца, и 58-й параллели (см. рис. 19) в северном полушарии, где зима царит, пока Марс находится ближе всего к Солнцу и, следовательно, не так холоден. Подобные условия существуют на Земле, хотя и не в такой выраженной степени.

Рис. 18. Фотография Марса, увеличенная и ретушированная; сделана Лэмпландом.

Рис. 19. Вид Марса 8 апреля 1907 года по наблюдениям Кенессе. Под одним из полюсов отчетливо видна темная линия.

Рис. 20. Южное полярное пятно на Марсе, наблюдаемое Жарри-Деложем 10 июля 1909 года.

Рис. 21. Вид Марса во время наблюдений Антониади в 1909 году. Весь диск несколько затуманен; внизу детали скрыты облаками песка.

Вблизи белоснежной полярной шапки, будь то материк или море, встречаются водоемы с твердой замерзшей поверхностью, покрытой кристаллами очень гигроскопичных солей, таких как хлориды кальция, магния и натрия. Когда возвращается летнее тепло и полярная шапка нагревается, иней испаряется, и ставший сравнительно влажным воздух распространяется по окружающей территории. Мы также наблюдаем частое образование тумана в этих местах. Почва у края полярных снегов приобретает тогда часто темный оттенок из-за влаги (рис. 19). Иногда в полярной шапке появляются каналы и озера (см. рис. 20). Это, очевидно, происходит из-за горячих эманаций вдоль трещин. Влажный воздух проносится над солями, которые затем поглощают воду и растворяются в концентрированные растворы. Новые количества водяного пара поступают от полюса, по мере того как они перегоняются к другому полюсу, где сейчас зима, и продвигаются к экватору, который они в конечном итоге пересекают. В своем движении они растворяют соли в углублениях вдоль трещин и, в частности, в глубоких пересечениях, где расположены центры обрушения или так называемые «оазисы». Лоуэлл наблюдал, что «каналы» таким образом постепенно «разжижаются» от 78° с. ш. до экватора за пятьдесят два дня.

Теория каналов создает большие трудности для объяснения этого любопытного явления. Чтобы заставить воду течь, необходимо предположить, что поверхность Марса совершенно гладкая или, по крайней мере, очень близка к таковой, и что жители перемещают воду, растаявшую на полюсах, с помощью насосных станций. Каналы различаются по ширине; по словам Лоуэлла, их средняя ширина составляет 16 км (10 миль), по словам Фламмариона — от 300 до 60 км (185 и 37 миль), причем последняя оценка, вероятно, слишком завышена. Один и тот же канал сильно различается по ширине в разные годы и иногда исчезает вовсе. Когда приток водяного пара скуден, растворяются только самые гигроскопичные соли, т. е. те, что отложились в самой глубокой борозде канала, но когда влага, проносящаяся над каналом, более обильна, более широкие участки поглощают воду, темнеют и, таким образом, становятся видимыми. То же самое справедливо в отношении внутренних озер («оазисов»). По мере того как водяной пар диффундирует в воздухе, канал становится жидким по всей своей длине, независимо от высоты его различных частей.

Все согласны с тем, что климат материков на Марсе пустынный. Как и большинство пустынь на Земле, это, вероятно, плоскогорье, где одно плато возвышается над другим, каждое из которых почти ровное. Под действием ветра верхние слои превратились в мелкий песок. На мертвой планете морем больше не откладываются осадочные породы. Единственным приращением массы планеты являются метеориты и космическая пыль, которая медленно оседает на поверхность. Она содержит, среди прочих веществ, железо, частично металлическое, а частично в форме протоксидов (имеющих светло-зеленый цвет). Кислород в атмосфере Марса превращает эти соединения в феррооксид, который имеет различные цвета в зависимости от крупности, но обычно является охристым. Поверхность Марса также описывается как обладающая этим цветом. Дросс поэтому предположил, что марсианская почва смешана с феррооксидом. Самая мелкая пыль, однако, желтая, в то время как более крупные кристаллы тяготеют к фиолетовому. Мы часто наблюдаем на Марсе, что детали покрыты желтой пеленой. Это, конечно, мелко измельченный феррооксид, вероятно, смешанный с менее окрашенным песком, который пустынный ветер поднимает над большими частями Марса. Обширные участки планеты были покрыты такими оболочками осенью 1909 года, как наблюдал и описывал Антониади в Париже (см. рис. 21). Подобные наблюдения ранее проводились У. Г. Пикерингом и другими.

В самых глубоких частях океанов на Земле, где не откладываются осадки с побережий, были обнаружены крупные скопления, содержащие соединения железа, и присутствие в них определенных минералов указывает на их метеоритное происхождение.

Как правило, видны только центральные и полярные области поверхности Марса. Территории вблизи экватора, удаленные более чем на 40–50 градусов от точки, находящейся на линии между Солнцем и центром планеты, обычно скрыты за тонкой белой пеленой тумана. Как только Солнце покидает зенит и достигает половины пути к горизонту, влага воздуха конденсируется вблизи поверхности земли. Это показывает, что планета не обладает никакими количествами теплосберегающих паров в своей газовой оболочке. Туман не распространяется до полюсов, чьи белые шапки всегда выглядят отчетливо, потому что Солнце не может сильно влиять на испарение в регионах, где высота Солнца не является ни очень большой, ни очень изменчивой. То же самое справедливо и для других покрытых снегом участков, даже если они не расположены в непосредственной близости от полюса.

Когда приток водяного пара скуден, в поле зрения попадают только самые заметные каналы. Как правило, они в это время не кажутся двойными, так как один из пары всегда менее выражен. Лоуэлл показал, как он полагал, что из пары всегда первым появляется один и тот же канал и что его положение всегда остается неизменным, в отличие от Скиапарелли, который пришел к противоположному выводу. Это, конечно, вполне естественно.

Из-за малого количества водяного пара в атмосфере Марса настоящие облака редки. На рисунке 22 показано такое облако у края планеты. Вышеупомянутые туманы часто называют облаками, например, Пикеринг.

Fig. 22. Cloud at the upper right edge of Mars observed by Molesworth, March 7, 1901

Рис. 23. Марс по наблюдениям Лоуэлла, 11 июля 1907 года. Даже темные участки кажутся прорезанными «каналами».

Fig. 24. Mars, as observed by E. M. Antoniadi, October 6, 1909.

То, что на Марсе действительно могут быть возвышенности, очевидно из того факта, что снег или иней часто остаются пятнами вблизи полюса и иногда довольно далеко от него, например, на большом острове Эллада (40° ю. ш.), в то время как он исчезает с окрестностей и иногда с самого полюса (южного полюса). Такое высокогорье, покрытое льдом, существует вблизи южного полюса и показано у верхнего края рис. 24. В местах, где снег остается всегда, может происходить слабое образование ледников. Большинство исследователей предполагают, что на Марсе существуют горы и плато, хотя и скромной высоты (Кэмпбелл считает, что наблюдал пики высотой 3000 м (9800 футов)). Лоуэлл, который усердно искал горы у края освещенной части Марса, пришел к выводу, что они, если и присутствуют, не могут подниматься более чем на 600–900 м (2000–3000 футов) над окружающими равнинами. Было бы действительно невероятно, если бы все неровности марсианской поверхности были устранены в процессе разрушения, который, хотя и действовал в течение огромных промежутков времени, долгое время был чрезвычайно слабым и не поддерживался потоками дождя, которые могли бы быстро смыть продукты разрушения в долины. В настоящее время именно песок, переносимый пустынным ветром, медленно сглаживает неровности, и в этом процессе обширные высокогорья почти не затрагиваются. Но без предположения, самого по себе очень маловероятного, о почти ровной поверхности на Марсе становится трудно понять, как каналы, если они заполнены чистой водой, могут проходить по прямым линиям без учета существующих различий в высоте. Подобно рекам на Земле, они должны были бы изгибаться в соответствии с топографией, даже если бы были построены инженерами.

Когда каналы замерзают с приближением зимы, они неизменно исчезают вместе с озерами или оазисами в местах их пересечения. Затем они все покрываются желто-красной пылью, переносимой ветром из окрестностей. Когда канал собирается появиться вновь, он часто сначала становится виден как темная полоса, очевидно, в результате увлажнения феррооксида. Иногда появлению канала предшествует образование тумана. Ясно, что холодный, влажный воздух оседает в долинах, там, как и здесь, и отдает свою влагу солям на их дне, и канал таким образом проявляется как темная линия. Иногда окрестности также приобретают более темный оттенок, указывающий на поглощение некоторого количества влаги. По бокам каналов откладываются менее гигроскопичные соли. Возможно, зеленый цвет каналов — это отчасти контрастный эффект из-за красного окружения, возможно, также результат мелкодисперсного вещества в жидкости. Также мыслимо, что причина заключается в восстановительном воздействии на феррооксид сернистых газов, выходящих из трещин; чрезвычайно малое количество достигает в этом случае больших результатов. Ф. ле Культр описывает цвет как иногда мертвенно-черный.

Нечто подобное относится и к морям. Когда они замерзают, особенно на мелководье, желтовато-красная пыль с материка оседает на их поверхности и придает ей оттенки между исходным темно-зеленым и светло-желтовато-красным. Когда лед впоследствии тает, эта пыль оседает в воде, которая вновь приобретает свой темно-зеленый цвет.

Растворы хлоридов, если они концентрированные, замерзают при следующих температурах: кальция — при -55° C (-67° F), магния — при -44° C (-48,2° F) и натрия — при -22° C (-7,6° F). Если теперь, как мы видели ранее, средняя температура Марса в целом составляет около -40° C (-40° F), экваториального пояса — около -10° C (+14° F), а полюса в разгар лета — около 0° C (32° F), то очевидно, что разжижение поверхности океана и каналов, особенно там, где отложены соли, может происходить очень легко. Мы должны в этой связи помнить, что лед на Марсе неподвижен, в то время как на Земле он находится в движении. Следствием этого является то, что песок и пыль в течение тысяч лет накапливались на дне мелководных бассейнов в полярном льду. Эти моря поэтому кажутся темными, несмотря на их чрезвычайно малую глубину, а белые кристаллы соли и льда, остающиеся нерастворенными, не могут проявить свой светлый цвет. Даже в «океане» Лоуэлл был убежден, что наблюдал каналы (см. рис. 23), и возможно, что там присутствуют трещины, особенно в самых мелководных участках, как это имеет место в Тирренском море к северу от Сицилии. Примечательно, что Фламмарион пришел к выводу, который поначалу кажется крайне рискованным, что точка замерзания воды на Марсе ниже, чем на Земле. Это совершенно верно, если мы рассматриваем воду как солевые растворы.

Принято указывать на строго равномерную ширину и прямолинейный вид каналов как на ясное доказательство того, что они являются искусственными, т. е. работой инженеров. Итальянский астроном Черулли решительно возражал против этой концепции. «В чрезвычайно редких случаях, когда обе стороны канала могут быть отчетливо видны, — утверждает Скиапарелли, — я наблюдал изгибы и выемки на границах». Это происходило с каналами Евфрат и Тритон в 1879 году и с Гангом в 1888 году. И казалось бы очевидным, что водотоки, образованные в старых бороздах, как правило, не были бы равномерной ширины. Антониади своими наблюдениями осенью 1909 года (см. рис. 17а и 24) подтвердил это мнение, как и ле Культр, который нашел вдвое больше нерегулярных каналов, чем прямолинейных. Антониади отмечает, что некоторые каналы кажутся скоплениями озер, вытянутых в определенном направлении, в то время как другие представляют собой узкие линии, которые изгибаются и скручиваются. «Сложная сеть прямых линий, вероятно, иллюзорна». Пятна на Марсе, продолжает он, очень нерегулярны и «отнюдь не представляют собой никакой геометрической формы» (на чем в значительной степени основывается вера в то, что они являются продуктом разумных существ). «Вид планеты напоминает вид Луны (за исключением того, что последняя мертва, т. е. неизменна) или земного ландшафта, видимого с воздушного шара». — «Одним словом, «геометрия» Марса оказывается чистой иллюзией». Чрезвычайно поучительно сравнение двух карт Марса, составленных Скиапарелли (1886) и Антониади (1909), воспроизведенных здесь и помещенных в конце тома. В то время как Скиапарелли, как правило, изображает каналы в виде узких, прямых или слегка изогнутых полос равномерной ширины, эти образования на карте Антониади часто распадаются на серию темных пятен, соединенных менее темными участками (см., например, каналы Нектар и Оэрое у Солнечного озера). То же самое верно и в отношении нескольких так называемых «морей», особенно Тирренского (Mare Tyrrhenum) и Солнечного озера (Lacus Solis); также в отношении «океанских заливов», таких как хорошо известный Большой Сирт, которые вместе с Солнечным озером образуют самые заметные объекты на поверхности Марса. Эти карты, кроме того, представляют большой интерес, поскольку несколько каналов и других особенностей, присутствующих на одной, отсутствуют на другой, и наоборот. Таким образом, мы получаем яркое представление о поразительной изменчивости марсианской поверхности в отличие от внешнего вида Земли. Последняя, если бы на нее смотрели с Марса, не представила бы никаких заметных изменений в историческое время, за исключением сезонных колебаний снежных полей. Эта особенность Марса объясняется только тем фактом, что географические особенности этой планеты, как правило, являются поверхностными образованиями небольшой глубины и поэтому подвержены быстрым трансформациям.

Часто внезапно появляются большие белые пятна, особенно вблизи озер, таких как пятно у озера Феникс в центре рис. 24, который представляет Марс 6 октября 1909 года по Антониади. Эти белые пятна исчезают так же внезапно, как и появляются. Белый цвет, вероятно, обусловлен очень тонким снегом или инеем, который легко конденсируется вблизи озер, но так же легко исчезает при приближении теплого потока или солнечного света.

Иногда темные пятна на Марсе описываются как распадающиеся при сильном увеличении на темные и светлые квадраты, создавая вид шахматной доски. Это напоминает байиры в Туркестане (см. рис. 9).

Скопления озер вдоль трещин на Марсе, которые кажутся нам «каналами», неоднократно заполняются песком и высыхают. Они возрождаются через новые углубления вдоль трещин дислокации, соответствующие нашим землетрясениям, когда пары воды и другие газы изливаются наружу и конденсируются в озера в самых глубоких карманах трещин. Поэтому каналы создаются довольно быстро, иногда за ночь, и иногда исчезают так же внезапно. О самом примечательном случае «новых» каналов стало известно из сообщения Лоуэлла. Два новых канала, в то время самые заметные на поверхности Марса, были замечены к востоку от «Большого Сирта» 30 сентября 1909 года из обсерватории Флагстафф, когда они были также сфотографированы, что исключает иллюзию. (С другой стороны, не было никаких признаков великого канала Аментис, показанного на карте рис. 17, на небольшом расстоянии слева, т. е. к востоку от Сирта, как раз в том участке, где наблюдались новые каналы.) Также были впервые замечены два новых оазиса, через которые проходили новые слегка изогнутые каналы, как и несколько второстепенных каналов по соседству.

В 1913 году двойной канал Эфиоп (см. карту на долготе 240°; канал там одиночный) был вновь открыт из обсерватории Лоуэлла после пятнадцатилетнего отсутствия.

Эти данные делают очевидным, что одно или, возможно, несколько довольно сильных землетрясений произошли к востоку от Большого Сирта непосредственно перед 30 сентября 1909 года, с двумя оазисами в качестве центров обрушения. Ставшие теперь видимыми трещины, вероятно, существовали и раньше, но были заполнены песком и теперь вновь проявились в результате конденсации водяного пара, когда он выходил в холодный марсианский воздух.

Тот факт, что самые заметные каналы таким образом то внезапно появляются, то так же быстро исчезают, должен убедить нас вне всякого сомнения в том, что они не являются великолепными продуктами инженерного искусства, для строительства которых на Земле потребовались бы столетия.

Теория о том, что на Марсе существуют разумные люди, очень популярна. С ее помощью можно объяснить все, особенно если мы припишем этим существам интеллект, значительно превосходящий наш собственный, так что мы не всегда способны постичь мудрость, с которой построены их каналы. Пересечения последних называют городами (Лоуэлл), в пятьдесят раз большими, чем Лондон. Проблема с этими «объяснениями» заключается в том, что они объясняют все, а следовательно, на самом деле ничего. Если мы хотим попытаться понять явления на Марсе, мы должны в первую очередь избегать ранее столь популярного принципа «целесообразности», который привел даже самых выдающихся ученых к столь многим забавным ошибкам. Мы также не можем основывать наши концепции, как это делает Фламмарион, на предположении о неизвестных нам естественных силах, как бы такой подход ни привлекал мистиков. Только к тем силам, с которыми мы знакомы, можно прибегать, если мы действительно хотим понять природу. Мне кажется, что такой метод исследования мог бы с хорошими результатами применяться и к планете Марс.

ГЛАВА VII МЕРКУРИЙ, ЛУНА И ВЕНЕРА

Планета Меркурий, вероятно, во многом напоминает Марс, но отличается, в частности, отсутствием атмосферы. Трещины в земной коре или на Марсе, как правило, быстро заполняются, а их контуры в значительной степени скрыты от глаз аллювием или песком, переносимым пыльными бурями, так что они обнаруживают себя только через толчки и различные эманации вдоль своего хода. Трещины на Меркурии, с другой стороны, должны оставаться зияющими пропастями. Вероятно, восстановительные газы выходят из этих трещин, как и на Земле, и окрашивают окружающую среду в более темный оттенок, чем остальная видимая часть поверхности планеты, то есть полушарие, обращенное к Солнцу. Не очень летучие газы, такие как нашатырь, другие хлориды и сера, которые на Земле откладываются внутри трещин, могут здесь распространяться на большие площади и обесцвечивать окружающую территорию, особенно там, где присутствуют соединения железа, и под воздействием серы чернеть. Лоуэлл сделал зарисовки темных пятен, видимых на Меркурии, одна из которых воспроизведена как рис. 25. Эти пятна лежат, как и на рисунке поверхности Марса Антониади (рис. 17а), расположенные линиями, которые являются почти прямыми или имеют лишь небольшую кривизну. Это, по-видимому, указывает на то, что пятна принадлежат областям, непосредственно прилегающим к огромным трещинам. Согласно рисунку Лоуэлла, эти трещины распределены на Меркурии гораздо более регулярно, чем на Марсе. Очень близко к центру вечно солнечной стороны мы видим темное пятно, «озеро». Очевидно, что это пятно расположено в самой горячей точке на поверхности Меркурия. Это порождает следующую концепцию. Самая горячая часть Меркурия была, естественно, последней, которая затвердела. Меркурий, очевидно, перестал вращаться вокруг своей оси, оставив одну сторону постоянно обращенной к Солнцу, в то время как его поверхность еще состояла из лавы, которая была жидкой, по крайней мере там, где солнечный свет был наиболее интенсивным. Самым слабым местом на планете было поэтому то, что находилось прямо напротив Солнца. Когда позже происходили обрушения, трещины начинали образовываться в этой слабой точке. Мы видим на рисунке, как не менее шести трещин расходятся из этого центра. Другие образовались там, где кора откололась от прилегающих твердых частей. Эти последние трещины имеют менее прямолинейный вид, чем те, что расходятся из центра обрушения. Вдоль этих разломов восстановительные газы, несомненно, выходят из недр планеты и придают темный тон поверхностным слоям, которые, вероятно, состоят из железистой пыли, падающей из космоса. В окрестностях Солнца такая пыль должна быть более обильной, сконцентрированной, так сказать, гравитацией Солнца. Меркурий находится в пять раз ближе к Солнцу, чем Земля, и в двенадцать раз ближе, чем Марс. На Меркурии, вероятно, также существуют, как и на Луне, большие горы, которые не подвержены износу от проточной воды и дующего песка. Мы, однако, не можем наблюдать их с Земли. Возможно, они соответствуют широко распространенным пятнам, которые заметили некоторые исследователи, такие как Шретер, Фогель и другие, — образованиям, напоминающим «моря» на Луне. Фогель полагал, что обнаружил следы водяного пара в атмосфере Меркурия, как и на Марсе, — убеждение, в обоих случаях несомненно основанное на ошибочных наблюдениях.

Рис. 25. Рисунок Лоуэлла, изображающий планету Меркурий с «каналами».

Рис. 26. Часть Луны вблизи ее южного полюса. Большой кратер вверху, внутри и на стенах которого появляется большое количество меньших кратеров, — это Клавий. Чуть ниже и правее находится Лонгомонтан, как раз у края тени; почти в середине снимка виден Тихо с его центральной горкой. Диаметр Луны соответствует 43,4 см. Фото Йеркской обсерватории.

Рис. 27. Море Ясности (внизу), Море Спокойствия (вверху слева) и окрестности. Слева от Моря Ясности — большой кратер Посидоний; в 2,8 см от правого края можно увидеть маленькое белое пятно. Это примечательный кратер Линней, который, как говорят, претерпел изменения. Диаметр Луны соответствует 35,7 см. Фото Йеркской обсерватории.

Часть Меркурия, обращенная от Солнца, должна характеризоваться колоссальным холодом из-за излучения в космос. Температура, вероятно, остается около 200° C (360° F) ниже точки замерзания воды (328° ниже нуля по Фаренгейту). Даже самые концентрированные растворы, которые мы знаем, замерзают в лед, осаждая соль значительно выше этой температуры. Влага в жидком состоянии, следовательно, не может существовать на этой стороне. На солнечном полушарии она также должна отсутствовать из-за испарения на холодную сторону. В результате запустение на Меркурии должно быть гораздо большим, чем на Марсе, и изменения поверхности, вызванные колебаниями температуры, почти исключены. Из-за так называемой либрации некоторые темные участки вблизи границы освещенного полушария иногда попадают под солнечный свет. Но в течение этого интервала все следы влаги, несомненно, вытесняются из этих частей, чтобы никогда не вернуться.

Земная Луна не совсем так застойная, как Меркурий, хотя в целом она очень напоминает эту планету. Луна всегда обращена к Земле одной и той же стороной — здесь также существует небольшая либрация, — так что каждая часть ее поверхности освещается Солнцем в течение половины синодического месяца (29,53 дня). Это время, однако, настолько велико, что поверхность Луны в промежутке почти достигает температур, обусловленных непрерывным солнечным светом и непрерывной ночью.

Некоторые исследователи, такие как У. Г. Пикеринг, убеждены, что части Луны, только что вышедшие из тени, показывают более светлый цвет, чем после короткого времени освещения. Эти наблюдения, однако, не были приняты как верные. Согласно Пикерингу, светлый цвет должен быть результатом небольшого образования снега или инея в течение долгой ночи в 355 часов. Если бы на Луне существовал заметный след пара, он должен был бы испаряться и образовывать белые шапки над полюсами, где тепло Солнца недостаточно сильно, чтобы растопить их. Поскольку никаких подобных признаков никогда не наблюдалось, вера в снег на Луне вряд ли найдет много защитников.

Лунные горы не подвергаются воздействию воды или песчаных бурь, они также не разрушаются из-за быстрого нагрева Солнцем. Поэтому они возвышаются над окружающей местностью во всем своем величии. Их высоту можно измерить по длине их теней. Медлер таким образом вычислил, что одна из вершин горы Ньютон возвышается на 7300 м (24 000 футов) над территорией, на которую падает ее тень. Шесть вершин достигают высоты от 6000 до 7000 м (19 500 и 24 000 футов), 21 вершина — от 5000 до 6000 м (16 500 и 19 500 футов), 82 вершины — от 4000 до 5000 м (13 000 и 16 500 футов), и 582 вершины достигают 2000 м (6500 футов) и более. Эти цифры свидетельствуют о необычайном горном характере поверхности Луны по сравнению с Землей, которая в тринадцать раз больше.

На рис. 26 мы видим изображение части Луны, наиболее богатой вулканами, с кратером Тихо в центре и Клавием выше.

Многочисленные вулканы являются особо характерной чертой Луны. Они варьируются по величине от диаметра более 200 км (125 миль), например, колоссальный Клавий со своими кратерами-спутниками, до размеров, едва различимых с помощью телескопа. Самые крупные из них во много раз превосходят наши самые большие вулканы по ширине и существенно отличаются от них тем, что их дно плоское, иногда снабженное небольшими вулканическими конусами — см. кратер Лонгомонтан справа от Тихо на рис. 26 — и окруженное высокой (изнутри часто очень крутой, снаружи более пологой) стеной, как у Клавия, Лонгомонтана и Тихо. Самый крупный из них, например Клавий, можно сравнить с такой провинцией, как Богемия, поскольку он со всех сторон окружен горами. Возвышенное кольцо, как и внутренняя часть Клавия, украшено многочисленными большими и малыми кратерами. Самые маленькие из них напоминают полусферические углубления в лунной коре или могут быть небольшими вулканическими конусами, прорывающими стены. Иногда они вытянуты, как жемчужины, вдоль разломов в грунте.

Все эти вулканы, несомненно, служили для выхода из недр на поверхность Луны огромных объемов газов, ранее заключенных в лунной магме. Не менее достоверно и то, что эти газы в значительной степени состояли из водяного пара. Если бы он сконденсировался в воду, образовались бы океаны и реки, а на дне морей откладывались бы осадочные породы, принесенные с гор. Однако это не так. Так называемые «моря» на Луне действительно находятся на более низком уровне, чем окружающая их местность, но их поверхность ровная (см. рис. 27 с Морем Ясности внизу и Морем Спокойствия слева вверху; см. также рис. 29 с Морем Дождей внизу; справа оно ограничено «Карпатами»). «Моря» состоят из вулканических пород и вовсе не покрыты рыхлыми отложениями, которые, если бы они присутствовали, должны были бы отражать свет лучше, чем вулканические стекловидные породы. Но лунные «моря» намного темнее окружающей среды. Это показывает, что настоящие моря, или водоемы, на Луне, вероятно, никогда не существовали. Еще до того, как поверхность изменилась из своего расплавленного состояния, водяной пар покинул атмосферу, а новые количества, которые вулканы выбрасывали из глубин, исчезали так быстро, что озера никогда не образовывались. История других атмосферных газов на Луне, несомненно, была аналогичной. Таким образом, все данные указывают на вывод, что жизнь никогда не населяла ее неровную поверхность. Рис. 27 показывает, что «морское дно» не свободно от вулканов. Оно также изобилует складками, соответствующими горным цепям на Земле. Эти складки указывают на старые разломы в коре, пока она была еще очень тонкой. Справа, в Море Ясности, видны несколько белых пятен, которые У. Г. Пикеринг приписывал снегу. Самым крупным является многократно обсуждавшийся «кратер» (?) Линней. Море Ясности окружено кольцом вулканов.

Известный астроном Черулли заметил, когда направил на Луну прибор умеренной мощности, такой как театральный бинокль, что пятна, по-видимому, располагаются рядами, образуя пересекающиеся линии, подобные системе каналов на Марсе. Поскольку регулярность исчезала при большем увеличении, Черулли полагал, что система каналов на Марсе также распалась бы на мелкие пятна, если бы использовался достаточно мощный телескоп. Его идея, которая частично была подтверждена, была позже принята англичанином Маундером, который отрицает существование каналов на Марсе. Фотография, однако, доказала их реальность (рис. 18).

Если не принимать во внимание иллюзорную сетчатость, на поверхности Луны тем не менее имеются многочисленные узоры почти прямолинейных очертаний. Прежде всего, это синусы — протяженные траншеи, часто усеянные по бокам небольшими вулканами. На рис. 27 в правом верхнем углу показаны два таких синуса, правый из которых имеет в середине небольшой вулкан Гигин. Кроме того, в его левом рукаве есть пять таких вулканов, не видимых на фотографии, и два в правом рукаве. Второй, «Синус Ариадея», начинается слева с вулкана Ариадей, не видимого на рисунке. Объяснение происхождения этих синусов, вероятно, следует искать в различном сжатии поверхностного слоя Луны и более горячих подстилающих слоев сразу после образования твердой коры. В некотором смысле они поэтому соответствуют трещинам в глазури на фарфоре. Подобно двум только что упомянутым синусам, они часто начинаются и заканчиваются небольшими кратерами, которые образовали слабые места в коре, облегчившие первоначальный разлом. Позже вулканы прорвались вдоль самих синусов. В нескольких регионах Луны, и особенно в экваториальном поясе, наблюдатели заявляли об открытиях новых синусов и иногда небольших кратеров, «которые никак не могли остаться незамеченными, если бы существовали раньше». В настоящее время почти единодушный вердикт заключается в том, что такие изменения весьма маловероятны, а видимость «новых» объектов во многом зависит от благоприятного бокового освещения, так что их вполне могли не заметить, если рассматриваемый регион ранее изучался при менее выгодном освещении.

Самыми своеобразными образованиями на Луне являются так называемые «светлые лучи», которые, как правило, исходят почти прямыми линиями от некоторых крупных кратеров, особенно Тихо и Коперника. Те, что вокруг Тихо (см. рис. 28), по-видимому, не возвышаются над окружающей местностью и не углубляются в нее в какой-либо значительной степени. По этой причине они не видны при косом освещении, как на рис. 25. Они проходят по прямым линиям, независимо от возвышенностей. Это качество поразительно соответствует характеристикам земных трещин, например тех, что пересекают Тирренское море и Калабрийские горы. В этом отношении они также напоминают каналы на Марсе. Нэсмит и Карпентер заставили стеклянный шар, содержащий воду под давлением, лопнуть в одной точке и получили систему лучей, расходящихся из этой точки и живо напоминающих лучи вокруг лунных кратеров. Тот же эффект проявляется, если однородная пластина, например стеклянная, разбивается ударом в одной точке. Несомненно, эти центры лучей когда-то были центрами обрушения, хотя иногда сейчас они обнаруживаются на значительной высоте, как Тихо. Это может быть результатом более позднего векового поднятия скалистых подстилающих слоев, подобно медленному поднятию Скандинавского полуострова. Лучи вокруг Коперника (см. рис. 29) сильно отличаются от лучей вокруг Тихо. Они не прямолинейны и состоят рядом с кратером из отчетливых горных цепей, ясно видимых при косом освещении. Они проникают в Море Дождей (рис. 29 внизу), пересекая могучие «Карпаты». Часто они снабжены небольшими вулканами, как в луче, направленном почти прямо вниз на рисунке, т. е. на север. Это, очевидно, вулканические трещины, подобные земным.

Рис. 28. Тихо при полном освещении с окружающей великолепной системой лучей. В правом нижнем углу виден Коперник с менее регулярной системой. Между ними Море Облаков, в правом верхнем углу Море Влажности с большим кратером Гассенди внизу. Диаметр Луны соответствует 16,7 см. Фотография Йеркской обсерватории. Сравните рис. 25 и 28, показывающие части одной и той же территории при боковом освещении.

Лучи во многих случаях были бы вовсе не видны, если бы не их другой цвет, который значительно светлее цвета окружающей местности. Единственное объяснение, предложенное для этого факта, — предположение, что первоначальные трещины были заполнены неким светлым веществом, выдавленным из недр Луны, то есть лунной магмой. Эта магма была не очень вязкой, так как она значительно распространилась за пределы самих трещин. Последние, по-видимому, как и земные, были довольно умеренной ширины, недостаточной для того, чтобы их можно было различить с расстояния Луны. Подобные светлые излияния из длинных трещин известны и на нашей планете, например, извержение Лаки в Исландии в 1783 году. Цвет может быть светлым просто по сравнению с ранее затвердевшей корой, которая оптически, в отношении отражения света, оказалась очень похожей на обсидиан или, еще больше, на другой вулканический минеральный продукт — витрофир. Однако возможно также, что пузырьки газа высвобождались по мере затвердевания лавы и придавали поверхности молочно-белый вид — гравитация на Луне составляет лишь одну шестую земной, поэтому пузырьки поднимались бы и испарялись из магмы чрезвычайно медленно. Из-за очень низкого атмосферного давления на Луне пузырьки также занимали бы больший объем, чем в аналогичном случае на Земле, и становились бы более заметными в пропорции. Они, вероятно, частично оставались на поверхности излившейся лавы в виде тонкой пены, которая затвердевала в таком состоянии. С тех пор она не претерпела никаких изменений, как и все другие образования на Луне, в то время как на Земле она вскоре была бы стерта песком и водой.

Рис. 29. Большой лунный кратер Коперник, окруженный лучами. Внизу горный хребет Карпаты, а в нижней части — Море Дождей. Диаметр Луны соответствует 55 см. Фотография Йеркской обсерватории.

Прежде чем мы покинем Луну, возможно, стоит сказать несколько слов о ее цвете. Медлер утверждает, в согласии с рядом других наблюдателей, что Море Ясности, «море» на северной стороне Луны (25° широты), чуть правее центрального меридиана (см. рис. 27), примечательно своим красивым чистым зеленым цветом, в то время как Море Кризисов около 16° с. ш. у правого края Луны имеет темно-серо-зеленый оттенок. В Море Влажности (около 22° ю. ш., недалеко от края Луны, см. рис. 28) чередуются серые и темно-зеленые оттенки, а в Море Холода, прямо внутри лунного северного полюса, цвет грязно-желто-зеленый. Другими словами, характерный цвет великих лавовых морей, по-видимому, зеленый. Это тесно согласуется с условиями на Земле, где подобные образования окрашены в зеленый цвет силикатами закиси железа, некоторые виды которых называются зелеными камнями. Франц, однако, ставит под сомнение наблюдения Медлера и высказывает мнение, что очень светлые кратеры кажутся голубоватыми, и предполагает, что это эффект контраста с общим желтым оттенком Луны. Лэнгли исследовал лунное излучение с помощью спектроскопа и обнаружил, что отношение синего к желтому в лунном свете меньше, чем в солнечном, по какой причине общий цвет Луны напоминает цвет желтого песчаника.

Очень интересное наблюдение было сделано в обсерватории Лоуэлла при исследовании спектра скудного света, отраженного от Земли к частям Луны, не подверженным солнечному свету. Он оказался гораздо более синего оттенка, чем солнечный свет, отраженный от Луны. Наш вывод должен заключаться в том, что Земля светится голубым блеском. Это вполне естественно, так как рассеянный свет, который достигает нас после того, как был рассеян частицами, взвешенными в воздухе (а также молекулами газа), является глубоко синим, и нет никаких причин, почему та часть света, которая выбрасывается в космос, должна быть другого цвета. Земля, следовательно, голубая, в отличие от Марса, который красный из-за своей пустынной поверхности, и Венеры, которая ярко-белая. Облачные части вокруг экватора и полюсов должны казаться извне светло-голубыми и должны быть разделены темно-синими полосами над так называемыми конскими широтами, под которыми расположены безоблачные пустынные регионы по обе стороны от экватора. (Сравните иллюстрацию на титульном листе.)

По сравнению с Марсом Луна представляет собой сцену гораздо большей пустынности. На Марсе мы наблюдаем по крайней мере некоторые значительные изменения, такие как исчезновение белых полярных шапок в середине лета, когда в то же время кажется, что их окружает темное кольцо; затем появляются «озера» и «каналы», начинаясь вблизи упомянутого кольца, позже — ближе к экватору, и, наконец, на другой его стороне, в то время как противоположная полярная шапка приобретает свой зимний оттенок. Опять же, мы имеем внезапное появление и столь же поспешное исчезновение белых пятен, особенно в окрестностях озер, и песчаные бури, которые скрывают поверхность Марса и часто заполняют его каналы. Внезапность изменений указывает на то, что они ограничены очень тонким поверхностным слоем. С другой стороны, образование каналов, в течение многих лет не наблюдавшееся, должно быть приписано вулканической активности, которая, будучи слабой, все же должна находиться в более глубоких частях планеты. Кроме того, в полярных регионах не исключена низкорослая растительность низких форм.

В противовес этому, Луна, несомненно, является звездным телом, полностью невосприимчивым к изменениям поверхности. Вблизи центра она, вероятно, не полностью затвердела, и поэтому вероятен чрезвычайно медленный рост твердой коры. Газы, несомненно, высвобождаются в ходе этого процесса, но они не способны проникнуть сквозь окружающую толстую броню и поэтому остаются в виде пузырьков в затвердевающей магме.

На самом деле, на поверхности Луны с уверенностью не было обнаружено никаких изменений. Правда, великий Уильям Гершель, известный как отличный наблюдатель, полагал, что в 1873 году он открыл горы, которых не существовало до того времени, а Шрётер, который усердно изучал лунную поверхность, был того мнения, что он тоже разглядел многочисленные изменения. Эти открытия, однако, были поставлены под сомнение осторожными критиками, и после публикации великого труда Медлера о Луне (1837) полная стагнация на этом теле стала считаться само собой разумеющейся. Тем не менее, есть несколько астрономов, таких как Шмидт в Афинах (1866) и в последнее время У. Г. Пикеринг в Кембридже, штат Массачусетс, которые думают, что они разглядели значительные модификации. Первый утверждал, что кратер Линней (рис. 27) исчез после публикации труда Медлера. В 1867 году сам Медлер провозгласил, что он имеет тот же вид, что и раньше. Пикеринг, опять же, сообщает о периодических изменениях «снега» и «растительности». (Сравните рис. 27, взятый из лунного атласа Пикеринга.) Более тщательный анализ, однако, показывает, что явления, вероятно, являются лишь кажущимися и зависят от угла освещения в каждый конкретный момент наблюдения. В течение некоторого времени, чуть более четверти века, фотография была поставлена на службу лунным исследованиям с гораздо более объективными результатами, чем это было бы возможно только путем прямого визуального осмотра. За этот период, который, надо признать, не очень велик, на фотопластинках не было зафиксировано никаких отчетливых признаков изменений.

Большая разница между Марсом и Луной зависит от существования реальной атмосферы на первом. Кислород, вероятно, исчезнет и с Марса, будучи израсходованным в процессе распада. Но азот, аргон и другие постоянные газы останутся навсегда, как и водяной пар от водоемов, всегда присутствующих, особенно вокруг южного полюса. Правда, этот водяной пар также будет уменьшаться с понижением температуры, и когда последняя наконец достигнет точки замерзания солевых растворов на Марсе, каналы и озера перестанут оттаивать или разжижаться под действием пара, перегоняемого от теплого полюса к холодному. Но песчаные бури и образования тонкого тумана будут появляться всегда и вызывать цветовые изменения на пустынной планете.

Если мы хотим представить себе будущую судьбу нашей Земли, когда она постепенно вступит в царство тьмы и холода вследствие ослабления Солнца, мы должны искать иллюстрацию на Марсе, а не на Луне. Медленно океаны будут замерзать, в конечном итоге до самого дна, обилие осадков уменьшится, только легкий снег будет время от времени приносить изменения на поверхность, все более превращающуюся в песчаную пустыню, насколько хватает континентов. Разломы в скалистых подстилающих слоях последних будут появляться как темные линии, вызванные газами, поднимающимися из недр. Когда температура на экваторе упадет ниже точки замерзания, полярные регионы останутся единственными частями, где легкий покров инея будет таять в разгар летнего сезона и где последние слабые организмы будут влачить свое тяжелое существование, прибегая к длительной зимней спячке своих семян и спор. Наконец, последний остаток жизни также исчезнет, и только песчаные бури, если не считать выдохов газа из трещин в скалистом грунте, принесут облегчение монотонному запустению. Падающая метеоритная пыль, которая сейчас существует в первоначальном состоянии только на дне океанов, постепенно покроет всю поверхность Земли мантией, окрашенной в кирпично-красный цвет под влиянием атмосферного кислорода. Когда сам кислород будет израсходован, метеоритная пыль сохранит свой первоначальный серовато-зеленый оттенок и придаст его погребальному савану Земли.

Совершенно иные условия существуют на нашей соседней планете, которая ближе как к Солнцу, так и к нам самим, — лучезарной Венере, объекте заинтересованного внимания людей еще в древние времена. Средняя температура там рассчитывается примерно в 47° C (116,6° F) при условии, что солнечная постоянная составляет две калории на кубический сантиметр (0,061 куб. дюйма) в минуту. Влажность, вероятно, примерно в шесть раз выше средней земной или в три раза выше, чем в Конго, где средняя температура составляет 26° C (78,8° F). Атмосфера Венеры содержит примерно столько же водяного пара на высоте 5 км (3,1 мили) над поверхностью, сколько атмосфера Земли у поверхности. Мы должны поэтому сделать вывод, что все на Венере пропитано влагой. Ливни, с другой стороны, не обязательно приносят больше осадков, чем у нас. Облакообразование огромно, и плотные дождевые облака поднимаются на высоту до 10 км (6,2 мили). Тепло от Солнца воздействует не на почву, а на плотные облака, вызывая мощную внешнюю циркуляцию воздуха, которая переносит пар в более высокие слои, где он конденсируется в новые облака. Таким образом, формируется эффективный барьер против горизонтальных воздушных потоков на огромных пространствах внизу. На поверхности Венеры, следовательно, существует полное отсутствие ветра как по вертикали, так как солнечное излучение поглощается постоянно присутствующими облаками выше, так и по горизонтали из-за трения. Распад происходит с огромной скоростью, вероятно, примерно в восемь раз быстрее, чем на Земле, и сильные дожди быстро уносят продукты вниз по склону, где они заполняют долины и океаны перед всеми устьями рек.

Очень большая часть поверхности Венеры, несомненно, покрыта болотами, соответствующими тем, что на Земле, в которых образовались угольные пласты, за исключением того, что они примерно на 30° C (54° F) теплее. Никакая пыль не поднимается высоко в воздух, чтобы придать ему отчетливый цвет; только ослепительно белый отблеск от облаков достигает внешнего пространства и придает планете ее замечательный, блестяще-белый блеск. Мощные воздушные потоки в самых высоких слоях атмосферы почти полностью выравнивают разницу температур между полюсами и экватором, так что на всей планете существует единообразный климат, аналогичный условиям на Земле в ее самые жаркие периоды.

Температура на Венере не настолько высока, чтобы препятствовать пышной растительности. Постоянно единообразные климатические условия, которые существуют везде, приводят к полному отсутствию адаптации к меняющимся внешним условиям. Поэтому представлены только низкие формы жизни, по большей части, несомненно, принадлежащие к растительному царству; и организмы почти одного и того же вида по всей планете. Вегетативные процессы значительно ускоряются высокой температурой. Поэтому продолжительность жизни организмов, вероятно, невелика. Их мертвые тела, быстро разлагаясь, если лежат на открытом воздухе, наполняют его удушливыми газами; если они погружены в ил, принесенный реками, они быстро превращаются в маленькие комочки угля, которые позже, под давлением новых слоев в сочетании с высокой температурой, становятся частицами графита. Настоящие окаменелости не образуются, как это было и в ранние периоды Земли.

Температура на полюсах Венеры, вероятно, несколько ниже, возможно, примерно на 10° C (18° F), чем средняя температура на планете. Организмы там должны были развиться в более высокие формы, чем где-либо еще, и прогресс и культура, если мы можем так выразиться, будут постепенно распространяться от полюсов к экватору. Позже температура упадет, плотные облака и мрак рассеются, и когда-нибудь, возможно, не раньше, чем жизнь на Земле вернется к своим более простым формам или даже вымрет, появятся флора и фауна, подобные по виду тем, что сейчас радуют наш человеческий глаз, и Венера тогда действительно станет «Небесной Царицей» вавилонской славы, не только из-за своего лучезарного блеска, но и как место обитания высших существ в нашей солнечной системе.

Древние верили, что судьбы людей можно прочитать по звездам, и эта вера сохранялась с силой религии до нескольких столетий назад. Ее разделяли выдающиеся астрономы, прежде всего Тихо Браге, который стремился подтвердить ее своими исследованиями. Следы этого до сих пор можно найти в народных представлениях. Эти идеи были подтверждены сегодня в определенном смысле, хотя и с совершенно иным значением, чем то, которое придавали им наши предки. Планеты действительно говорят нам об условиях, которые существовали на Земле на самой заре жизни, и мы также можем извлечь из них предсказание судьбы, которая когда-то, возможно, через миллиарды лет, постигнет последних потомков нынешних поколений.

В одном отношении мечты наших предков не оправдались, а именно в отношении обитаемости других миров в нашей солнечной системе. Согласно великому Канту, условия на блуждающих звездах за пределами орбиты Земли были настолько благоприятны для жизни, что их обитатели должны были достичь гораздо более высокого развития, чем существа на Земле. Последний остаток этой концепции живет в спекуляциях о чудесно искусных инженерах, которые построили великолепную систему гигантских каналов на Марсе. Тщательная критика продемонстрировала, что любая другая планета в нашей солнечной системе вряд ли может предложить обитель для высших существ, за исключением самой этой Земли, которую поэтому справедливо можно назвать «лучшим из миров» среди тех, что мы знаем. И все же, это, несомненно, была великая истина, за которую Джордано Бруно отдал свою жизнь, потому что весьма вероятно, даже почти несомненно, что вокруг бесчисленных солнц, усеивающих небосвод, вращаются темные тела, хотя, к сожалению, наши самые мощные линзы не обнаруживают их. Ряд этих невидимых звездных тел укрывает живые существа, которые, возможно, даже поднялись на более высокую ступень на лестнице эволюции, чем обитатели Земли.

Рис. 17. Карта планеты Марс в проекции Меркатора согласно рисунку Скиапарелли. Сравнение с рисунком Антониади (рис. 17а) позволяет предположить, что Скиапарелли сделал несколько схематичное изображение, которое представляет очень большое количество строго прямых «каналов».

(больше)

Fig. 17a. Map of the planet Mars in Mercator’s projection, drawn in 1909 by E. M. Antoniadi.

Explanations: | Meredies = south; Oriens = east; Occidens = west;
| Septentrio = north; Nix = snow.
Abbreviations: | M = Mare, sea; S = Sinus, bay; Fr = Fretum, channel;
| L = Lacus, lake; Fl = Flumen, river;
| R = Regio, region; I = Insula, island;
| Pr = Promontorium, cape.

(больше)

Выборка из каталога G. P. PUTNAM’S SONS ❧ Полный каталог высылается по запросу

Сущность астрономии. Вещи, которые каждый должен знать о Солнце, Луне и звездах

Эдвард У. Прайс

12-й формат. Полностью иллюстрировано. Цена $1.50. По почте $1.65

Это том, совершенно отличный от обычных «популярных книг по астрономии».

Он отвечает нетехническим языком на повседневные вопросы обычных людей, причем материал расположен так, что он легко доступен для быстрой справки, а также для интересного последовательного чтения.

Отдельная глава посвящена каждому члену Солнечной системы. Особое место уделено «Причудам и странностям небес».

Иллюстрации сделаны по фотографиям, полученным в великих обсерваториях. Рисунки Марса — самые последние из опубликованных, сделанные профессором Лоуэллом в январе этого года.

Хронологическая таблица и аннотированная библиография представляют реальную ценность.

Солнечные предания всех времен. Сборник мифов и легенд о Солнце и его почитании

Уильям Тайлер Олкотт

Автор «Звездных преданий всех времен», «Полевого справочника звезд» и др.

8-й формат. С 30 иллюстрациями. $2.50 нетто. По почте $2.70

Том-компаньон к «Звездным преданиям всех времен» того же автора. Он включает в себя компиляцию мифов, легенд и фактов о Солнце, представляющих равный интерес как для обычного читателя, так и для студента.

Литература по этому предмету изобилует интересом, будучи связанной с историей жизни человечества от колыбели расы до наших дней, ибо солнечный миф лежит в самом основании всей мифологии и как таковой должен навсегда претендовать на первенство.

G. P. Putnam’s Sons Нью-Йорк Лондон

Звездная книга для начинающих

Простое руководство по звездам и астрономическому использованию театрального бинокля, полевого бинокля и телескопа

Келвин Маккриди

Квадратный 8-й формат. Включая 70 иллюстраций. $2.75 нетто. Почтовые расходы дополнительно

Этот том, по-особому определенный и полезный по методу, особенно адаптирован к практическим потребностям тех, кто желает иметь хорошо иллюстрированный и ясно написанный справочник — точный в своей научной информации и в то же время достаточно популярный, чтобы удовлетворить пожелания среднего мужчины или женщины. Книга отличается от других томов по популярной астрономии новой системой картографирования и необычно полным обсуждением использования простых астрономических инструментов. Особое внимание было уделено репродукциям недавних астрономических фотографий.

«Книга мистера Маккриди — лучшее для начинающих, что я когда-либо видел. Приятно читать книгу, столь превосходную во многих отношениях. Я никогда не видел фотографий, воспроизведенных лучше. Я никогда не видел карт небес, столь понятных для начинающего, и я никогда не читал объяснений, столь кратких и в то же время столь полных, как в этой книге». — Проф. С. А. Митчелл, факультет астрономии, Колумбийский университет, Нью-Йорк.

Нью-Йорк G. P. Putnam’s Sons Лондон

Пересмотренное издание стандартного труда

Полевой справочник звезд

Уильям Тайлер Олкотт

Автор «Звездных преданий всех времен» и др.

Второе издание, пересмотренное. С дополнительным материалом. 16-й формат. С пятьюдесятью диаграммами. $1.00 нетто. По почте $1.10

В новом издании этого стандартного труда автор дал полную информацию, вместе с диаграммами, представляющими результат последних исследований. Все вопросы технического или теоретического характера были опущены. В него включено только то, что читатель может наблюдать невооруженным глазом или с помощью театрального бинокля.

Превосходно оформленное и богато иллюстрированное, это руководство является настоящим полевым справочником и окажется ценным для всех, кто желает познакомиться со звездами.

Нью-Йорк G. P. Putnam’s Sons Лондон

Звездные предания всех времен

Сборник мифов, легенд и фактов о созвездиях Северного полушария

Уильям Тайлер Олкотт

Автор «Полевого справочника звезд» и др.

8-й формат. Со 164 иллюстрациями и диаграммами. $3.50 нетто. По почте $3.75

«Роскошная сокровищница, в которой любитель древних мифов и современных чудес может бродить часами. Ее красно-золотые двери открываются в галерею шедевров искусства, все из которых являются вдохновенными концепциями, связанными тем или иным образом со звездными преданиями. Картины и легенды всех времен были перерыты, чтобы сделать эту галерею неотразимой для любителей искусства и природы, и не напрасно. При этом самые интенсивные факты астрономического знания и открытий даны рядом с гобеленовым романсом, который древние народы ткали, используя звездную материю как средство своего искусства. Это книга, восхитительная для глаз, научная по концепции и обработке, и очаровательная для внутреннего чувства». — Из Scientific American.

«Здесь все мифы, легенды и факты, относящиеся ко всем нашим северным созвездиям, изложены полно, а также с научной точностью, проиллюстрированы четкими картами и диаграммами и приведены в тесную связь с их классическими истоками с помощью прекрасно воспроизведенных фотографий произведений искусства и архитектуры».

The Outlook.

Нью-Йорк G. P. Putnam’s Sons Лондон

Примечания транскриптора

Пунктуация и орфография были приведены к единообразию, когда в этой книге было обнаружено преобладающее предпочтение; в противном случае они не менялись.

Простые типографские ошибки были исправлены; случайные несбалансированные кавычки сохранены.

Орфография и знаки ударения в неанглийских словах не менялись.

Двусмысленные дефисы в конце строк были сохранены; случаи непоследовательной дефисации не менялись.

Иллюстрации были перемещены, когда это было необходимо, чтобы они располагались между абзацами и вне цитируемого текста. В некоторых случаях это помещает их на другие страницы, чем те, что указаны в Таблице иллюстраций. В версиях этой электронной книги, которые поддерживают «ссылки», номера страниц в этой таблице ведут к правильным иллюстрациям.

Это более крупные, более подробные версии карт 17 и 17a:

(Fig. 17, left side, larger)

(Fig. 17, right side, larger)

(Fig. 17a, left side, larger)

(Fig. 17a, right side, larger)