«Судьбы звезд»

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.