ВЫВОДЫ
Средневысотные горы Средней Азии в зимнее время лавиноопасны1. Нужно систематическое изучение лавинной опасности в связи с промышленным освоением средневысотных районов. Первой стадией работ будет картирование площадей возможных лавиносборов и конусов выноса, направления падения лавин с расчетом дальности их выброса.
Правила технической эксплуатации промышленных предприятий, расположенных в горных местностях, должны регламентировать строительство, работу и передвижение людей в районах, подверженных лавинной опасности.
Кок-Янгак.
ЛИТЕРАТУРА
-
Макеева А.Д. Время наступления месячного максимума атмосферных осадков на территории Средней Азии и Южного Казахстана. «Труды Узбекского географического общества», т. X (XXI), Ташкент, 1948.
-
Малеинов А.А. Лыжные походы в горах. «Физкультура и спорт», М., 1948.
-
Суслов С.П. Физическая география СССР. Учпедгиз, 1947.
-
Тушинский Г.К. Лавинная опасность. «Побежденные вершины».
«Ежегодник советского альпинизма», год 1949, Географгиз, 1949.
Е.Н. ПАВЛОВА, М.С. СОМИНСКИЙ
НАУЧНАЯ РАБОТА НА ЭЛЬБРУСЕ
Большинство наших альпинистов на заре своей спортивной деятельности непременно побывало на Эльбрусе, надолго запомнив его огромные фирновые поля, древние выбросы лавы восточной вершины и вид чуть ли не на весь Кавказ с высоты 5600 метров. Кое-кто, быть может, запомнил и жестокие приступы горной болезни, помешавшие в полной мере насладиться красотами горного утра при выходе к Седловине, и упорные снежные бураны, заставлявшие днями сидеть на «Приюте 11», дожидаясь восхождения. Для многих Эльбрус был первой ступенью на пути к первому значку «Альпинист СССР». Уходя на новые, более сложные восхождения, альпинист видел вдали гигантские белые конусы Эльбруса, заметные отовсюду с высоты 3000 метров.
Но Эльбрус — не только «приготовительный класс» школы советского альпинизма. В течение многих лет он был и остается большой высотной лабораторией, в которой ведется интенсивная научная работа. Здесь сделаны крупные научные открытия, проведены сложнейшие исследования под непосредственным руководством видных советских ученых, участников ежегодных комплексных экспедиций.
***
Идея комплексной экспедиции в высокогорье родилась у небольшой группы ленинградских ученых, физиков и биологов, проводивших разведывательные работы в 1933 г. в Домбае, и была горячо поддержана академиком С.И. Вавиловым. По мысли инициаторов, экспедиция должна была объединить все научные проблемы, так или иначе связанные с необходимостью работы на большой высоте: исследование космических лучей, проблемы атмосферной оптики и актинометрии, изучение облаков, горного климата, различные вопросы высотной физиологии, исследование горной болезни, наблюдения за радиосвязью в горах и т.п.
Эльбрус, пожалуй, — единственное место, пригодное для работ столь широкого масштаба. Большая высота при сравнительной доступности, возможность использования вьючного транспорта выше границы вечных снегов, близость к культурным центрам — таковы общеизвестные преимущества Эльбруса. Каждой из научных групп Эльбрус готов был предоставить то, в чем она нуждалась. Физики, изучающие космические лучи, получали необходимый им диапазон высот. Оптики и астрофизики — прозрачный воздух высокогорья, который делает доступными для изучения явления, происходящие в верхних слоях атмосферы и ненаблюдаемые на равнине. Физиологи могли изучать действие высоты на организм человека в реальных условиях жизни и работы в горах. Метеорологи наблюдали рождение облаков и туманов в самом месте их возникновения. Радиофизики изучали радиосвязь на разных высотах и разнообразном рельефе. В 1934 г. широкая программа работ высокогорной комплексной эльбрусской экспедиции, составленная под руководством академиков С.И. Вавилова и А.Ф. Иоффе, была утверждена президиумом Академии наук СССР.
В июне 1934 г. в Терскольском лесу у подножия Эльбруса зашумели грузовики, задымили походные кухни, под соснами раскинулся небольшой палаточный лагерь. С машин снимали необычные грузы, приборы разнообразного назначения и размера, точные и хрупкие, о чем красноречиво свидетельствовали надписи на ящиках: «Осторожно! Не бросать!» Трясясь на машинах по Баксанскому ущелью, сотрудники экспедиции заботливо придерживали на коленях наиболее хрупкие приборы, многие из которых впервые покинули удобные лабораторные столы для путешествия по горным дорогам. Скоро в Терсколе уже кипела работа. Актинометристы и физиологи проводили измерения, которые являлись первым этапом в исследовании климатического фактора и состояния организма в зависимости от высоты. Физики подготовляли научные грузы для транспортировки на следующую высотную точку, Кругозор.
Среди приехавших тогда в Терскол научных работников было много ученых, ныне широко известных в своей области: физики — А.А. Лебедев (ныне академик), Н.А. Добротин, С.Ф. Родионов, Б.С. Черенков, И.А. Хвостиков, И.М. Франк; физиологи — Г.Е. Владимиров и А.П. Жуков; биофизик Г.М. Франк. Было много молодежи, впервые попавшей в горы и с увлечением приступившей к работе в необычных условиях среди вечных снегов, скал и ледников.
Вскоре началась переброска научного оборудования на Кругозор и «Приют 9». В 1934 г. еще не было проложено дороги мимо Терскольского пика, по которой теперь можно за 1-1,5 часа подняться на автомашине до высоты 3 800 м, откуда уже рукой подать до «Приюта 11». Вьючная тропа вела через лес и поляну Азау к базе «Старый Кругозор» (3000 м); дальше, по гребню морены и через трещины ледника Малый Азау, тропа выводила на снежное плато, в конце которого, на фоне белых конусов восточной и западной вершин Эльбруса, виднелся домик «Приюта 11» и немного восточнее у небольших скал — метеостанция «Приют 9».
На Старом Кругозоре, на площадке, возвышающейся над долиной р. Азау, рядом с туристской базой, был разбит второй лагерь экспедиции. Здесь в 1934 г. велись оптические работы под руководством А.А. Лебедева. Спектрографы и монохроматоры были установлены на камнях морены, скрепленных цементом. В палатках разместилась биохимическая лаборатория Г.Е. Владимирова со сверкающими стеклом приборами. Рядом группа С.Ф. Родионова установила на полевых штативах камеры со сверхчувствительными фотоэлементами, счетчиками фотонов для измерения коротковолновой солнечной радиации.
***
Закончив наблюдения на Кругозоре, большинство научных групп перенесло работу на следующую высотную точку, «Приют 9». Здесь, на высоте 4250 м среди фирновых полей разместился рядом с домиком зимовки небольшой палаточный лагерь на скалах. Установки размещались частью под легкими фанерными навесами. Иногда во время бурана их заносило снегом; это не приносило большого вреда приборам, но сильно досаждало членам экспедиции. Ночевали сотрудники в палатках, в непогоду ходили греться в крошечный домик зимовки, где всегда царили образцовый порядок и чистота, а гостей радушно встречали зимовщики — В.Б. Корзун, А.А. Горбачев, А.М. Гусев. В конце экспедиции состоялся первый поход участников экспедиции на восточную вершину Эльбруса. Для первого раза не обошлось без неприятностей: хотя все участники взошли на вершину, но один из них так сильно отморозил ноги, что его пришлось транспортировать в Нальчик.
В результате первой экспедиции были выполнены такие интересные и новые исследования как открытие суточных вариаций свечения ночного неба, измерение спектральной прозрачности туманов, определение толщины озонного слоя в стратосфере и т.д. Экспедиция показала эффективность комплексного метода работы в высокогорных условиях и выявила все преимущества Эльбруса как базы для широко поставленной научной работы. С 1934 г. здесь началась систематическая, широко планируемая работа в самых разнообразных областях науки, давшая стране множество важных и ценных исследований.
Ежегодно в течение шести лет в начале июня собирались на склонах Эльбруса научные работники Москвы, Ленинграда, Киева, Одессы и других городов; начиналась дружная, оживленная, ударная по своим темпам работа. «Потолок» экспедиции быстро повышался; уже в 1935 г. начались систематические работы на Седловине (5320 м), а в 1936 г. ряд опытов был поставлен и на восточной вершине (5595 м). На летние месяцы склоны Эльбруса превращались в грандиозную лабораторию, где работало до сотни научных работников.
За шесть лет, с 1934 по 1940 г., гора постепенно обживалась. Силами ТЭУ ВЦСПС под руководством мастера спорта Н.М. Попова была проложена автомобильная дорога мимо Терскольского пика до начала ледника (высота 3900 м). Здесь в 1939 г. отсиживались в палатке застигнутые непогодой два сотрудника экспедиции, сопровождавшие научное оборудование на «Приют 9»; этот маленький лагерь, просуществовавший 5 дней, шутя назвали «Ледовой базой». Теперь на этом месте стоит деревянный дом. Ледовая база стала одним из важных промежуточных пунктов экспедиции. Лагерь экспедиции на «Приюте 9» постепенно превратился в «поселок» утепленных фанерных домиков, окружавших метеостанцию.
В 1939 г. на «Приюте 11» был построен трехэтажный, обтекаемой формы отель с паровым отоплением и электрическим освещением. Часть помещения была отведена экспедиции, и перед войной на высоте 4200 м работы велись в удобных, хорошо оборудованных лабораториях.
На Седловине приходилось работать, конечно, не в таких комфортабельных условиях; лабораторией для всех групп служила здесь маленькая туристская хижина. Между всеми лагерями экспедиции была налажена постоянная радиосвязь; кроме того, зимовщиками и сотрудниками экспедиции была протянута телефонная линия по фирновым полям от «Приюта 9» до хижины на Седловине.
***
В экспедиции, число сотрудников которой к 1940 г. превысило 100 человек, образовалось крепкое, сплоченное ядро постоянных участников, для которых Эльбрус стал «родным домом». Руководители групп, профессора С.Ф. Родионов, А.П. Жуков, Г.Е. Владимиров, В.И. Векслер, Г.М. Франк огромную долю своей творческой энергии отдали работе в высокогорье. Г.М. Франк (один из инициаторов Эльбрусской экспедиции) и В.И. Векслер, кроме того, положили много сил на руководящую и организационную работу, будучи в разные годы начальниками экспедиции.
Без сомнения, не только страсть к науке, но и любовь к горам помогала ученым из года в год преодолевать многочисленные трудности жизни и работы на большой высоте. Постоянный холод, затрудненность дыхания, различные проявления горной болезни, пронизывающие ветры и бураны, особенно досаждавшие тем, кто должен был по условиям эксперимента вести работу под открытым небом, наконец, непосредственные опасности, которыми угрожают частые перемены погоды при движении между отдельными пунктами,— таков неполный перечень тех препятствий, которые приходится преодолевать при работе на Эльбрусе.
Сюда следует присоединить и ряд чисто технических затруднений, усложнявших проведение эксперимента на больших высотах. Вода на высоте 4200 м кипит не при 100°, а при 85°, вследствие чего нельзя пользоваться водяной баней для термостатирования при 100°. В движущихся частях приборов замерзает смазка, что может привести к ошибкам в показаниях. Работа бензиновых двигателей, дающих ток для различных установок и аппаратов на высотах, больших 4000 м, затруднена из-за недостатка кислорода. На Седловине часто лопаются стеклянные приборы с жидкостями, а наполнение больших объемов водой превращается в целую проблему, так, однажды биохимикам пришлось целых два дня натаивать снег для заполнения водяных газовых часов. Сами экспериментаторы на высоте 5 000 м в большинстве случаев теряют часть необходимых для работы качеств, движения делаются менее точными, замедленными. Невинные в равнинных условиях поражения током часто вызывают сравнительно серьезную встряску.
Труд участников экспедиции во многих случаях можно назвать поистине самоотверженным... Много ночей подряд ведет оптические измерения на трассе «Приют 9» — Приют Пастухова С.Ф. Родионов со своим ассистентом. В ясную звездную ночь мороз на скалах Приюта Пастухова доходит до —10°, ветер мчится со скоростью 30 м в секунду. В большом, поставленном вертикально, ящике стоят спектрограф и фотометр, рядом низенькая палатка, в которой экспериментаторы попеременно прячутся от ветра. Работать приходится окоченевшими руками. В такой рабочей обстановке проходит несколько часов.
Но вот измерения кончены, забрав приборы, исследователи начинают спуск. Не успели они сделать 20 шагов, как надвигаются облака, склоны заволакиваются серой пеленой, начинается метель. Идя наугад в полной темноте, С.Ф. Родионов старается забирать левее, чтобы не попасть в знаменитый эльбрусский котлован, гигантский ледниковый оброс, изрезанный многометровыми трещинами. Проходит 40 минут, затем час — никаких признаков лагеря; очевидно отклонились влево, к верховьям Терскольского ледника. С.Ф. Родионов начинает подумывать о ночевке на льду, когда ветер доносит слабый звук сирены: комендант лагеря, старейший русский альпинист А.В. Раковский, беспокоясь за товарищей, включил звуковой маяк. Ученые поворачивают и, ориентируясь по звуку сирены, за полчаса добираются до Приюта.
В другой раз спуск с измерительной точки к лагерю был проделан со значительно большей скоростью, но в еще менее комфортабельной обстановке. От порыва ветра ящик вместе с фотометром и экспериментатором опрокинулся и с нарастающей скоростью заскользил по обледенелому склону. Родионову, опытному альпинисту, удалось через несколько метров задержаться, избежав весьма неприятных последствий, к которым приводит такой способ передвижения в горах. С такими приключениями проходит работа передвижной оптической лаборатории. Заканчивая ночные измерения на трассе, С.Ф. Родионов спешит к скалам над «Приютом 9», где вторая группа его сотрудников с наступлением рассвета начинает измерение солнечного спектра счетчиком фотонов.
***
Больших усилий потребовала работа группы оптиков под руководством В.В. Балакова, измерявших оптическим методом содержание озона в приземном слое. После ночных измерений на трассе Приют Пастухова — «Приют 9» оптики поднялись на Седловину, чтобы проделать измерения на трассе между восточной и западной вершинами. Несколько суток провели ученые в хижине на Седловине, ожидая благоприятной погоды. Ветер достигал 40 м/сек, температура — 15°; наконец, несмотря на сильный ветер, Балаков, Вафиади и Кривич поднялись на восточную вершину, неся е собой спектрограф. На западную вершину поднялся Д.М. Юловский для производства пиротехнических вспышек, служивших источником света (использование ртутной дуги было невозможно, на такой высоте не работает бензиновый двигатель). Ветер, почти всегда несущийся над вершинами Эльбруса, на этот раз достиг ураганной силы. Спектрограф забрасывало снегом, сдуваемым с вершины; работать было почти невозможно. Борясь с ветром, преодолевая жестокие приступы горной болезни, ученые сделали несколько снимков вспышек, которые регулярно загорались на западной вершине (зрелище этих вспышек, освещавших лиловым светом обе вершины, надолго запомнилось наблюдавшим его участникам).
Фанерная хижина на Седловине (ныне замененная более комфортабельным утепленным домиком) была свидетельницей самоотверженной работы многих сотрудников экспедиции; некоторые из них работали здесь по 10-15 дней подряд. Для хорошо тренированного и акклиматизировавшегося человека длительное пребывание на Седловине в тихую солнечную погоду, когда видны все горные хребты Кавказа, может доставить немало приятных минут. Но многодневная работа на такой высоте во время длительных буранов, в темной и холодной хижине требует выдержки и терпения.
Хижина на Седловине в годы первоначального освоения Эльбруса была достаточно неуютна. Свет почти не проникал через крошечное окошко в тамбуре, помещение освещалось коптилками и свечами; маленький ветряк, приспособленный сотрудниками экспедиции для питания трехвольтовой лампочки, был вскоре унесен бураном. Хижина отапливалась керосиновыми кухнями, на которых непрерывно оттаивали снег, запасая воду для питья и опытов. Научные работники, а также альпинисты, заболевшие или отдыхавшие по дороге на вершину, располагались на двухярусных нарах. В иные дни здесь собиралось до 20 человек, хотя хижина была рассчитана на 8-10 человек.
Много дней провели на Седловине физики Б.И. Исаев и Н.И. Иванова, измерявшие интенсивность космического излучения, актинометристы Б.С. Жихарев и С.Н. Катченков, чуть не погибшие при спуске после длительного бурана, отрезавшего их от Приюта, и многие другие.
***
Наиболее постоянными жителями Седловины были группы физиологов Г.Е. Владимирова и А.П. Жукова, изучавшие: первая — основной обмен, вторая — деятельность органов чувств на высотах. Сотрудники этих групп несли двойную нагрузку, работая в качестве экспериментаторов и в качестве подопытных, последние получали солидные порции дозированной физической нагрузки и систематически давали десятки кубиков крови для анализов; этой процедуре, не особенно приятной на высоте 5300 м, подвергались и другие члены экспедиции, поднимавшиеся на Седловину.
Биохимики группы Г.Е. Владимирова каждые 3-4 дня совершали путешествие между Седловиной и Приютом, доставляя сверху пробы крови для анализа в свои биохимические лаборатории на Приюте и Старом Кругозоре, нередко рискуя попасть в буран или заблудиться в тумане (пробы надо было доставлять немедленно и независимо от погоды.) Часто сотрудники экспедиции оказывались на Седловине отрезанными непогодой от нижних баз.
Однажды группа биохимиков в ясный солнечный день поднялась на Седловину и приступила к работе, рассчитывая через два дня спуститься вниз. На следующий день поднялся сильный ветер, из-за Сванетского хребта наползли облака; на третий день уже бушевала буря со скоростью ветра 40 м в секунду. На четвертый день при попытке измерить скорость ветра сломался анемометр. К этому времени иссякли запасы хлеба и, что еще важнее, керосина. После обеда была разделена последняя порция воды, натаянная из снега, каждому досталось по 15 столовых ложек. Нужно было решать, что должна делать группа завтра: закончив опыты, спускаться в буран или же отсиживаться на полуголодном пайке, пожертвовав полученными пробами. К счастью, на шестой день буран прекратился, Г.Е. Владимиров и его сотрудники благополучно спустились.
Седловина была наивысшей точкой, где велась систематическая постоянная научная работа; однако ряд отдельных научных экспериментов был поставлен на высочайшей точке Европы — вершине Эльбруса. Здесь проводили опыты В.В. Балаков, В.Г. Вафиади и С.С. Кривич (оптические измерения озона в приземном слое), С.Ф. Родионов (электрофотометрия рассеянного света неба), В.С. Глатенок (измерение солнечной радиации), Г.Е. Владимиров и М.И. Дедюлин (изменения свойств крови на высотах).
Самоотверженный научный эксперимент был проведен на восточной вершине профессорами Г.Е. Владимировым и М.И. Дедюлиным, при участии Д.М. Юловского. Для того чтобы пронаблюдать изменения химизма крови на высотах в наиболее резком и четком виде, исследователи решили поставить опыты на вершине с предварительной ночевкой на месте опытов. На вершину были доставлены аппаратура, радиостанция, две палатки, и невдалеке от кратера разбит маленький лагерь.
Владимиров, Дедюлин и Юловский переночевали на вершине, после нескольких неудачных попыток взяли друг у друга кровь из вены и в тот же день доставили пробы на Кругозор. Юловский наладил на вершине радиостанцию и в продолжение суток поддерживал связь с нижними лагерями экспедиции.
Вот как описывают участники ночевки свои впечатления: «Устраиваемся на ночлег. Тесно в маленькой палатке. Скоро верхнее полотнище изнутри обледеневает. Дышать становится все труднее, сильно болит голова. Недостаток воздуха становится невыносимым. Каждый из нас решает задачу улучшения «вентиляции» по-своему. Г.Е. Владимирову после громадных усилий удается повернуться головой к выходу и расстегнуть несколько петель палатки. М.И. Дедюлин прорвал угол палатки и через образовавшееся отверстие втягивает воздух. Дремлющий Д.М. Юловский дышит со стонами... В 5 часов утра мы снова на ногах... Первые попытки забрать кровь из вены проходят неудачно, это приходится делать закоченевшими пальцами, полулежа. Снова кипятим иглы, моем руки спиртом. Подопытный одновременно и ассистент. Колем… на этот раз удачно...»
***
В предвоенные годы научная работа на «Приюте 11» и Седловине была особенно оживленной. Большое количество сотрудников работало в комфортабельных лабораториях отеля, работники различных групп постоянно курсировали между обоими высотными лагерями, многие по нескольку раз поднимались на вершины Эльбруса.
Горы, даже такие доступные, как Эльбрус, не терпят легкомысленного отношения; без знания элементарных основ альпинизма нельзя успешно работать в горах, поэтому большинство сотрудников экспедиции с увлечением знакомилось с основами альпинистской техники. Среди членов экспедиции были опытные восходители — врач В.Н. Маркелов, доктор физико-математических наук С.Ф. Родионов, они инструктировали товарищей, руководили многочисленными походами на вершину, организовывали в случае необходимости спасательные группы. Огромную помощь как в повседневной работе, так и в аварийных случаях оказывали экспедиции альпинисты соседних лагерей и зимовки. Н.А. Гусак, В.Б. Корзун, А.И. Гвалия обучали альпинистской технике сотрудников экспедиции, помогали доставлять приборы и оборудование на Седловину, тянули телефонную линию, в буран искали обрывы провода, вместе с альпинистами экспедиции приходили на помощь заболевшим на высоте или заблудившимся в тумане.
Особенно дружеские отношения возникли между сотрудниками экспедиции и зимовщиками «Приюта 9». В маленьких каютах зимовки вечерами собиралась чуть ли не вся экспедиция; сидя «в два яруса» на коленях друг у друга, вели «научные дискуссии», рассказывали увлекательные истории, слушали песни об Эльбрусе, сочиненные зимовщиком Корзуном.
За окном буран, но в кают-компании тепло и весело; раздавшийся вдруг из радиотрубки треск зуммера звучит в этот момент неожиданно. Вызывает Седловина. Все напряженно прислушиваются. Сверху сообщают, что заболел радист, необходима срочная помощь. Через 20 минут зимовщик Н.А. Гусак и члены экспедиции С.Ф. Родионов и А.П. Жуков выходят с зимовки и, с трудом продвигаясь в снежном месиве, направляются к Седловине. Они знают, что надо спешить и, двигаясь против ветра, за три часа покрывают расстояние до Седловины. Помощь приходит во время.
...Раннее августовское утро 1934 года. С «Приюта 9» на Седловину выходит группа альпинистов — А.А. Малеинов, В.Б. Корзун, С.Ф. Родионов и другие. Буран, глубокий снег, плохая видимость. Но альпинисты не могут считаться с погодой, сегодня истекает срок работы на Седловине климатологов С.С. Жихарева и С.Н. Катченкова. Уже неделю находятся они на Седловине; в последние дни бушует буран, связь прервана, и А.А. Малеинов советует немедленно выходить на помощь.
Совет опытного альпиниста оказался своевременным: когда спасательная группа подходила к Седловине, В.Б. Корзун заметил несколько ниже двух человек, которые двигались прямо в знаменитый эльбрусский котлован! Это были Жихарев и Катченков; ослабевшие от горной болезни, утомленные многодневным бураном, не имевшие достаточно опыта хождения в горах, они рисковали погибнуть в глубоких трещинах котлована, если бы их не заметила спасательная группа.
Почти все сотрудники экспедиции, работая на «Приюте 9» и Седловине, ознакомились с элементами альпинистской техники; многие из них сдали испытания на значок «Альпинист СССР I ступени», неоднократно поднимались на обе вершины Эльбруса, ежегодно совершали после экспедиции длительные туристские походы.
Лагерь № 2 Эльбрусской экспедиции
Академии наук СССР на Старом Кругозоре (1936 г.).
Фото Л. СУХОВА.
«Приют 11» на склонах Эльбруса, в здании которого ныне
расположены научные лаборатории Эльбрусской экспедиции (1951 г.).
Фото А. СИДОРЕНКО.
В лаборатории физиологов на «Приюте 11».
Фото В. РУЙКОВИЧА.
Озонометрические наблюдения на «Приюте 11».
Фото А. СИДОРЕНКО.
Сотрудники экспедиции добились немалых спортивных успехов. В 1934 г. В.Б. Корзун и С.Ф. Родионов проделали рекордный по быстроте (18 часов) траверс трех вершин Донгуз-оруна. В 1935 г. С.Ф. Родионов, А.П. Жуков и В.И. Доронин совершили первовосхождение на вершину Кукуртлю-баши. В 1936 г. С.Ф. Родионов, В.С. Глатенок, К.Б. Паншин и В.И. Черняев траверсируют Когутай-баши; В.Н. Маркелов и С.Ф. Родионов, а в 1938 г., В.Н. Маркелов и В.С. Глатенок поднимаются по северному ребру Донгуз-оруна.
Альпинисты экспедиции, руководя многочисленными самодеятельными группами, совершили десятки восхождений на вершины Эльбруса; рекорд принадлежит С.Ф. Родионову, 20 раз восходившему на обе вершины.
Успешная работа ежегодных эльбрусских экспедиций поставила на очередь вопрос о создании здесь постоянного научно-исследовательского института. В 1940 г. уже обсуждались проекты здания института на «Приюте 9», разрабатывались планы научной работы института; многие патриоты Эльбруса мечтали о постоянной работе и жизни среди любимых гор.
Война на несколько лет прервала научную жизнь на Эльбрусе.
***
В 1950 г. исполнилось 10 лет работы Эльбрусской экспедиции. Этот юбилей был ознаменован новым выдающимся достижением советских ученых: С.Ф. Родионовым и его сотрудниками было открыто инфракрасное излучение Млечного пути, исследование которого открывает новые перспективы для выяснения строения Галактики. Старейший член экспедиции С.Ф. Родионов ознаменовал юбилейную дату своим двадцатым восхождением на вершину, где вместе со своим молодым сотрудником Э.И. Безверхним и мастером спорта В.А. Кизелем провел фотометрический опыт.
По-прежнему большую помощь ученым оказывают альпинисты, многие из которых стали постоянными сотрудниками экспедиции. Передает свой опыт молодым товарищам заслуженный мастер спорта Н.А. Гусак, один из пионеров освоения Эльбруса, 15 лет назад зимовавший на «Приюте 9», а ныне возглавляющий спасательную часть экспедиции; зимует на «Приюте 11» заслуженный мастер спорта А.И. Сидоренко.
Мастер спорта, кандидат физико-математических наук В.А. Кизель в 1950 г. принимал участие в работах оптической группы на высотах 3000, 4200, 5598 м и оказал ей неоценимую помощь.
Нет сомнения в том, что работа высокогорной лаборатории Эльбруса приобретет еще больший размах и даст стране немало новых замечательных научных исследований.
***
В рамках нашей статьи нет возможности достаточно полно изложить результаты работ, проводившихся на Эльбрусе большим коллективом ученых, действовавших в самых различных областях науки. Мы попытаемся лишь дать представление о нескольких основных разделах, по которым протекала работа экспедиции.
Работы физиологов экспедиции уже освещались на страницах «Ежегодника» (1). Поэтому мы лишь кратко укажем, что эти работы, составляющие примерно половину научного плана экспедиции и давшие чрезвычайно много для развития высотной физиологии, велись по двум направлениям: исследование основного обмена в условиях гор и биохимических сдвигов, происходящих в организме на больших высотах (руководитель проф. Г.Е. Владимиров), и исследование функций центральной нервной системы в зависимости от высоты (руководитель проф. А.П. Жуков); во втором случае методом исследования было изучение деятельности органов чувств на различных высотах. Под руководством проф. А.П. Жукова проводились также работы по изучению системы органов кровообращения и пищеварения (О.П. Минут-Сорохтина, И.Н. Степанов и др.) на высотах.
Биохимиками группы Г.Е. Владимирова детально изучались свойства крови в зависимости! от высоты. Было количественно изучено увеличение вязкости крови с высотой, происходящее в результате увеличения количества гемоглобина в крови. Г.Е. Владимиров, И.М. Дедюлин, А.В. Риккль и Я.А. Эпштейн обнаружили, что в процессе акклиматизации происходит усиленное образование в тканях органических кислот, которые, поступая в кровь, умеряют ее щелочность, препятствующую снабжению тканей кислородом. Эти наблюдения обосновывают необходимость введения в организм, затронутый горной болезнью, большого количества слабых кислот (кислое питье). Изучение жирового и углеводного обмена на высотах позволило выработать рациональные режимы питания в высокогорных условиях (ограничение количества жиров и увеличение количества углеводов). Изучение работы сердца на разных высотах дало возможность установить дозу кофеина, необходимую в горах для увеличения минутного объема сердца (количества крови, выбрасываемой сердцем за 1 минуту).
Чрезвычайно интересны и практически важны результаты, полученные за шесть предвоенных лет А.П. Жуковым и его сотрудниками. На основании большого экспериментального материала показано, что постоянно действующий в горах фактор — кислородное голодание — вызывает устойчивое возбуждение центральной нервной системы, которое через вегетативные центры влияет на все процессы в организме, нарушая их нормальное течение. В резкой форме это проявляется в виде горной болезни. Возбуждение вегетативных центров является первопричиной изменений, наблюдаемых в деятельности остальных органов; таким образом, по А.П. Жукову, изменения, регистрируемые на высотах в обмене веществ, являются вторичными явлениями. В результате этих исследований, для борьбы с горной болезнью были предложены так называемые «павловские» порошки, содержащие небольшие дозы люминала и кофеина, которые дали прекрасные результаты при проверке на массовых восхождениях на Эльбрус.
Одним из основных климатических факторов в горах, влияющих на состояние организма, является мощная инсоляция. Изучение биологического действия ультрафиолетовой солнечной радиации в течение ряда лет проводилось Г.М. Франком (2) и его сотрудниками путем наблюдений над эритемной реакцией кожи. Были разработаны простые фотометрические устройства, применявшиеся в качестве дозиметров солнечной радиации (например, флуоресцентный и фотохимический дозиметры), насущно необходимые в курортологии и климатологии.
Работы физиков Эльбрусской экспедиции группировались в основном вокруг двух обширных разделов: проблемы космических лучей и атмосферно-оптических исследований.
Работы по космическим лучам, проводившиеся на Эльбрусе с 1934 по 1940 г., были одними из первых в Советском Союзе систематическими исследованиями в этой области, положившими начало широкому изучению этой проблемы, ведущемуся сейчас в различных пунктах страны.
Космические лучи — одна из важнейших проблем современной физики, изучая которую мы проникаем в свойства атомных ядер, узнаем свойства различных элементарных частиц, наблюдаем взаимодействие их с веществом. Тайна этого загадочного потока энергии, приходящего на поверхность земли из мирового пространства, до сих пор не раскрыта полностью. Мы знаем, что элементарные частицы, обладающие огромными энергиями (эти энергии во много раз превышают энергии частиц, освобождающихся при взрыве атомных ядер в атомной бомбе), приходят в атмосферу земли из глубин межзвездного пространства. Происхождение этих частиц (по-видимому, ядер водорода, а также и более тяжелых положительных частиц) нам еще не известно. Свою колоссальную энергию они приобретают, разгоняясь в электромагнитных полях межзвездного пространства.
Достигнув атмосферы земли, эти первичные частицы претерпевают ряд сложных превращений, сталкиваясь с атомами атмосферных газов. До земной поверхности доходит излучение, состоящее из двух частей: так называемой «жесткой» компоненты, обладающей большой проникающей способностью, и «мягкой», значительно сильнее поглощаемой веществом. Мягкая компонента, формирующаяся в верхних слоях атмосферы, состоит из электронов и позитронов, которые, тормозясь в атмосфере, создают фотоны большой энергии. Фотоны, в свою очередь, создают электроны и позитроны. Эти лавинообразные процессы размножения вторичных частиц получили название «ливней».
Жесткая компонента космического излучения состоит в основном из так называемых тяжелых частиц — мезонов, обладающих массой, большей, чем масса электрона, но меньшей, чем масса легчайшего из ядер — ядра водорода. Срок жизни мезона в атмосфере невелик, мезон распадается через несколько миллионных долей секунды на электрон и элементарную частицу нейтрино (частица с очень малой массой и зарядом, равным нулю). Механизм образования мезонов в атмосфере до настоящего времени не установлен.
Основные данные о составе космического излучения были получены с помощью камеры Вильсона — Скобельцына (в этой камере могут наблюдаться и фотографироваться пути отдельных частиц космической радиации по тем следам, которые они оставляют в пересыщенном паре, наполняющем прибор), а также с помощью газовых счетчиков быстрых частиц, в которых регистрация каждой частицы осуществляется благодаря импульсу вызванного ею ионизационного тока.
Исключительное значение для изучения космических лучей и их взаимодействия с атомами имеет исследование зависимости их интенсивности от высоты над земной поверхностью. В 1935 г. в первой Эльбрусской экспедиции В.В. Антонов-Романовский, Н.А. Добротин, Н.Н. Григоров и И.М. Франк (3) на «Приюте 9» (4200 м) приступили к исследованию космических лучей с помощью камеры Вильсона — Скобельцына. В результате этой работы было обнаружено большое количество ливней, увеличивающееся с высотой. Новый для тех лет результат явился одним из первых доказательств зависимости интенсивности мягкой компоненты излучения от высоты.
Начиная с 1936 г., работы по космическому излучению велись на Эльбрусе группой Физического института Академии наук СССР под руководством проф. В. И. Векслера; в дальнейшем они были продолжены и в других горных районах Советского Союза и дали много ценных результатов.
В.И. Векслер и его сотрудники (4) применили для измерения космических лучей разработанную ими методику счета частиц, «пропорциональные усилители», позволяющие не только регистрировать отдельные частицы, но и определять энергию частиц по производимой ими ионизации.
В 1936 г., работая на «Приюте 9», В.И. Векслер и Б.М. Исаев показали, что разработанные ими пропорциональные счетчики применимы для разделения и исследования различных компонент космического излучения. Ими были впервые получены количественные данные об интенсивности мезонной компоненты космического излучения, т.е. определено число тяжелых частиц, падающих на поверхность земли на высоте 4200 метров.
Летом 1937 г., производя свои исследования на той же высоте — 4200 м, В.И. Векслер и Б.М. Исаев продолжали изучение тяжелых частиц, а также подробно исследовали ливни электронов и позитронов. В следующем году В.И. Векслер и Н.А. Добротин предприняли попытку более точно установить массу тяжелых частиц. Так как ионизация определяется, помимо всего, скоростью частиц, то массы исследуемых частиц можно оценить из сопоставления их пробега и создаваемой ими ионизации. Обработка экспериментальных результатов и произведенная подобным методом оценка дали для массы изучаемых частиц значение, в 50-300 раз превышающее массу электрона. Отсюда был сделан вывод, что тяжелые частицы, входящие в состав космического излучения, не являются протонами: масса последних, как известно, почти в 2000 раз больше массы электронов.
Многочисленные экспериментальные данные относительно поведения тяжелых частиц позволили сделать другой, не менее важный, вывод: тяжелые частицы являются вторичными, третичными или, быть может, четвертичными частицами, которые образуются проникающей компонентой космического излучения при взаимодействии ее с веществом.
В том же, 1938 г. В.И. Векслер и К.И. Алексеева провели серию исследований, применив усовершенствованную методику. Основная задача, которую они поставили перед собой, заключалась в том, чтобы изучить распределение тяжелых частиц по высоте. Для решения задачи необходимо было провести одинаковые измерения на разной высоте. Такими пунктами были выбраны: Старый Кругозор, «Приют 9» и Седловина. Тщательно проведенные опыты показали, что число тяжелых частиц растет с высотой.
Помимо этих результатов, В.И. Векслер и его сотрудники получили ряд важных экспериментальных данных, явившихся необходимыми звеньями в понимании природы космического излучения.
***
Атмосферно-оптические исследования, проводившиеся в экспедиции, можно разделить на две большие области: 1) исследование поглощения и рассеяния света в атмосфере и 2) исследование собственного излучения атмосферы.
Изучение поглощения и рассеяния света в земной атмосфере, помимо важнейших практических сведений о прозрачности приземных слоев воздуха, дает нам мощное орудие для исследования стратосферы. Луч света, исходит ли он от солнца или от зажженного на поверхности земли прожектора, служит своеобразным зондом, которым мы проникаем в толщу атмосферы, исследуя ее свойства. Так, измеряя яркость рассеянного солнечного света в сумерки, ученые смогли определить плотность и температуру стратосферы на высоте 100 км; сфотографировав спектр солнечных лучей в ультрафиолетовой области и изучив его, физики обнаружили в стратосфере слой озона и т. д.
Особый интерес представляет изучение атмосферного озона с помощью оптических методов (5). Слой этого газа, молекула которого состоит из трех атомов кислорода, возникает в атмосфере на высоте около 25 км в результате действия коротковолновых ультрафиолетовых лучей солнца на атмосферный кислород. Причины, по которым озон локализован в атмосфере на определенной высоте в виде сравнительно узкого слоя, те же, что приводят к слоистости атмосферы вообще. Они определяются действием двух факторов — убыванием с высотой плотности атмосферных газов (в данном случае — кислорода) и способностью данного газа поглощать свет определенной длины волны. В самом деле, коротковолновые ультрафиолетовые лучи солнца, образующие озон, могут проникнуть в атмосферу только до определенной высоты, ниже которой интенсивность их будет равна нулю, так как они окажутся поглощенными вышележащими слоями кислорода. В то же время в более высоких слоях атмосферы, где достаточно озонообразующих лучей, слишком мала плотность кислорода, служащего резервуаром, из которого образуется озон. В результате озон оказывается сконцентрированным в слое на высоте 20-40 километров.
Вновь разбиваемый более длинноволновыми ультрафиолетовыми лучами солнца на атомы и молекулы кислорода, озон находится в состоянии подвижного равновесия с кислородом атмосферы. Концентрация озона определяется сложными соотношениями между озоноразрушающими и озонообразующими фотохимическими реакциями в атмосфере, которые зависят от целого ряда явлений, происходящих как выше, так и ниже слоя озона. Общее количество озона в атмосфере невелико — при температуре
0 °С и давлении в 760 мм ртутного столба толщина озонного слоя составила бы всего около 0,3 сантиметра. Однако это незначительное количество озона во многом определяет формы жизни на земной поверхности.
Поглощая ультрафиолетовые лучи солнца с длиной волны короче 3000 А, озон предохраняет органическую жизнь земли от их губительного действия. Резко регулируя количество более длинноволнового ультрафиолета, озон является одним из основных факторов, определяющих климат земной поверхности. Отсюда ясны практическая важность изучения атмосферного озона и связи его с явлениями тропосферы. Этой большой проблеме посвящены работы многочисленных ученых во всем мире. У нас многие достижения в этой области связаны с именем С.Ф. Родионова и его эльбрусскими исследованиями.
Одной из трудностей разрабатываемой проблемы является то, что при изучении атмосферного озона оптическим методом (по поглощению солнечных лучей в ультрафиолетовой области спектра) приходится иметь дело с очень малыми интенсивностями измеряемого ультрафиолетового света, так как поглощение света озоном в этой области очень велико. В 1934 г. во время первой Эльбрусской экспедиции С.Ф. Родионов применил при исследовании озона разработанный им для измерения ультрафиолетового света высокочувствительный прибор — счетчик фотонов. С тех пор, непрерывно совершенствуя методику и разрабатывая все новые озонометрические устройства, С.Ф. Родионов и его сотрудники (7) ведут на Эльбрусе изучение озонного слоя, определяя его толщину, дневные и сезонные вариации, связь его с метеорологическими факторами.
В 1934 г. на «Приюте 9» во время полнолуния С.Ф. Родионов впервые измерил счетчиком фотонов спектрально разложенный свет луны. Это дало возможность определять оптическим путем количество озона е стратосфере ночью, когда мы не можем пользоваться для этой цели таким мощным источником радиации, как солнце, и применять обычные, мало чувствительные методы измерения излучения. Эти работы дают в руки наших геофизиков и метеорологов недостававший им до сих пор метод измерения озона в Арктике в период полярной ночи.
Озонный слой в стратосфере не имеет, конечно, резко определенных границ: некоторое количество озона имеется в приземных слоях воздуха, возрастая с увеличением высоты места над уровнем моря. Помимо этого, вихревые потоки, возникающие в атмосфере, врываясь в стратосферу, приносят с собой озон в нижние слои. Многие ученые высказывали предположение, что, измеряя озон в приземном слое, мы сможем судить о вертикальных потоках, циркулирующих в атмосфере, и получать данные для предсказаний погоды. Понятен поэтому интерес, который проявляли геофизики к этому вопросу. В Эльбрусской экспедиции им разновременно занимались две группы — В.В. Балакова и М.А. Константиновой-Шлезингер. Группа В.В. Балакова определяла приземный озон оптическим методом, по поглощению в приземном слое атмосферы света от искусственного источника (ртутной дуги), расположенного на большом расстоянии от спектрофотометрической установки. В.В. Балаков, В.Г. Вафиади и С.С. Кривич (7), производившие измерения на Приюте Пастухова (4500 м), продолжили кривую распределения приземного озона по высоте, получив данные о содержании озона для наивысшей точки земной поверхности, на которой еще не производились измерения.
На Эльбрусе был апробирован наиболее чувствительный из существующих — флуоресцентный метод определения содержания приземного озона, разработанный М.А. Константиновой-Шлезингер по идее академика С.И. Вавилова (5).
Метод этот основан на том, что некоторые сложные химические вещества, вступая в реакцию с озоном, начинают светиться (флуоресцировать), причем интенсивность этого свечения пропорциональна количеству озона, участвующего в реакции. Пропуская через такое вещество пробу содержащего озон воздуха и измеряя чувствительным прибором возникающее при этом свечение, можно очень точно определить те ничтожные количества озона, которые содержатся в приземном воздухе. Для измерения свечения при этом используется чувствительный визуальный способ — метод гашения С.И. Вавилова. Чувствительность и точность флуоресцентного метода в тысячи раз превосходят чувствительность других методов определения приземного озона. На Эльбрусе группа М.А. Константиновой-Шлезингер определила этим методом приземный озон до высоты 4200 метров. В дальнейшем этот метод применялся для определения озона при высотных полетах стратостатов до высоты 15 километров.
Изучение ультрафиолетовой радиации солнца на Эльбрусе привело к открытию новых интересных явлений, происходящих в более низких слоях атмосферы — в тропосфере.
В 1936 г. С.Ф. Родионов, измеряя на «Приюте 9» счетчиком фотонов ультрафиолетовый спектр солнца в ранние утренние часы и поздно вечером, обнаружил новое явление, названное им «эффектом аномальной прозрачности» (5, 6). Это явление в общих чертах заключается в том, что при низких положениях солнца наблюдается аномально большая относительная прозрачность атмосферы для коротковолнового участка ультрафиолетового спектра солнца. Дело обстоит так, будто бы при опускании солнца за горизонт, начиная с некоторого момента, в атмосферу постепенно вдвигается невидимый экран, поглощающий более длинноволновую часть ультрафиолетового спектра.
В продолжение пяти экспедиций С.Ф. Родионов с сотрудниками исследовали это явление. Результаты исследований и математический анализ данных привели к представлению об избирательном (селективном) поглощении света атмосферой, обусловленном присутствием в ней мельчайших капелек воды и частичек льда — водных аэрозолей. Слой аэрозолей должен простираться до значительно больших высот, чем полагали ранее, и составлять столь же постоянную слагающую атмосферы, как и слой озона. Для того чтобы подтвердить правильность этого вывода, С.Ф. Родионов поставил в 1938 г. на Эльбрусе опыты по непосредственному обнаружению и измерению избирательного поглощения атмосферы в области 3000-4000 А. Исследовалась прозрачность атмосферы на трассе длиной в 3-5 км между западной вершиной и Старым Кругозором и западной вершиной и «Приютом 9», источником света служила сама вершина, освещенная солнцем; спектрографы были установлены на Старом Кругозоре и «Приюте».
Результаты измерений полностью подтвердили правильность теоретических предположений. Была не только обнаружена полоса поглощения в области 3000-4000 А, но и установлена связь между величиной этого поглощения и влажностью. Этот факт свидетельствует о том, что селективное поглощение атмосферы в длинноволновом ультрафиолете, а следовательно, и явление аномальной прозрачности обусловлены водными аэрозолями в тропосфере.
Постоянный слой водных аэрозолей, простирающийся в атмосфере до больших высот, может служить тем резервуаром, из которого возникают облака, несущие влагу полям. Разработать метод, дающий возможность следить за поведением этого слоя при помощи сравнительно простых операций — увлекательная, большой практической важности, задача.
Существенно важные работы по исследованию прозрачности нижних слоев атмосферы были начаты на Эльбрусе в 1934 г. академиком А.А. Лебедевым и его сотрудниками (8), изучавшими оптическим методом строение практически наиболее интересной компоненты тропосферы — туманов и облаков.
А.А. Лебедев поставил в этих исследованиях две задачи: во-первых, установить связь между спектральной прозрачностью туманов и их структурой, т.е. размерами капель и общей водностью, во-вторых, выявить в большом диапазоне оптических частот полосы наибольшей прозрачности туманов и облаков. Работа велась на Старом Кругозоре, где в распоряжении исследователя всегда имеется большое разнообразие облачных форм самой различной структуры: от облаков, поднимающихся вечером из долины Азау, до мелкокапельных туманов, спускающихся в сырые дни с ледника Малый Азау. Измерения производились с помощью спектрографа в видимой части спектра и термоэлектрическим методом — в инфракрасной. В результате была установлена связь спектральной кривой прозрачности с величиной капель, составляющих туман (радиус капель определялся по наблюдению дифракционных колец в тумане).
Интересная работа по изучению степени поляризации рассеянного света неба на разных высотах, имеющая целью выявить роль вторичного рассеяния света в земной атмосфере, была проведена в 1935 г. И.А. Хвостиковым и сотрудниками.
Таковы в общих чертах основные результаты, полученные оптиками на Эльбрусе при исследовании рассеяния и поглощения света в земной атмосфере.
***
Большой цикл работ составили проводившиеся на Эльбрусе исследования собственного свечения атмосферы, так называемого свечения ночного неба.
Свечение ночного неба (9) представляет собой одно из интереснейших явлений природы. Это свечение атмосферных газов возникает на большой высоте — от 100 до 1000 км — и наблюдается каждую ночь под всеми широтами. Мощность излучения очень мала: в видимой области спектра ночное небо излучает в 1 секунду с 1 стерадиана на 1 кв. см земной поверхности энергию, немногим большую 10-4 эрг (для сравнения укажем, что лампочка от карманного фонаря, удаленная на 100 м, создает видимую освещенность около 1 эрг/кв. см сек). Наблюдать ночное свечение атмосферы можно только с помощью чувствительных приборов; для съемки спектра ночного неба светосильным спектрографом нужна экспозиция от 10 до 50 часов.
Изучение свечения ночного неба, помимо исследования самого явления, преследует две важнейшие задачи: узнать состав и строение атмосферы по спектрам излучающих газов и выяснить те особенности оптического возбуждения и излучения света атомами, которые недоступны для наблюдения в условиях лабораторного опыта. Проблема свечения ночного неба содержит ряд увлекательнейших задач и усиленно разрабатывается как у нас, так и за рубежом, привлекая внимание крупнейших физиков. Особую важность приобретает она в последние годы, в связи с освоением верхней атмосферы — полетами ракет, стратопланов и т.д. Эльбрус занимает одно из первых мест в мире по числу и значимости выполненных здесь работ, посвященных свечению верхней атмосферы. Здесь была начата серия работ И.А. Хвостикова, а позднее — ряд исследований С.Ф. Родионова, составивших существенный этап в деле изучения светимости ночного неба и получивших в дальнейшем широкое развитие в различных пунктах Советского Союза.
В 1934 г. на Старом Кругозоре, на высоте, исключавшей искажающее влияние нижних загрязненных слоев атмосферы, были впервые начаты измерения ночных вариаций интенсивности знаменитой зеленой линии свечения ночного неба. Происхождение зеленой линии, самой яркой в видимом спектре ночного неба, долгое время оставалось загадкой — ни в одном из известных спектров земных элементов не наблюдалось линии этой длины волны. В результате упорного труда ученых разных стран, загадка эта была, наконец, разгадана. Оказалось, что зеленую линию излучает атом кислорода, находящийся в особом, так называемом метастабильном, состоянии. Наблюдать излучение метастабильных атомов можно только тогда, когда столкновения с другими атомами или со стенками сосуда не гасят излучения; вот почему зеленая линия, излучаемая атомом кислорода в верхних, разреженных, слоях атмосферы, долгое время не могла быть наблюдена в лаборатории.
Когда природа зеленой линии была раскрыта, перед учеными встал вопрос: меняется ли ее интенсивность в течение ночи или же остается постоянной; вопрос, существенно важный для построения теории, объясняющей свечение атмосферы. Решение его сопряжено с большими экспериментальными трудностями, так как крайне малая интенсивность излучения исключает возможность прослеживать изменения яркости с помощью спектрографического метода (для того чтобы получить один снимок зеленой линии, нужно 10-20 часов экспозиции).
В 1934 г. при измерениях на Эльбрусе советскими оптиками был применен предельно-чувствительный визуальный метод гашения С.И. Вавилова, основанный на том, что минимальное количество света, которое еще может воспринять человеческий глаз, при определенных условиях остается постоянным для данного наблюдателя. Работая этим методом, две группы оптиков — А.А. Лебедев с И.А. Хвостиковым и И.М. Франк с Н.А. Добротиным и А.Н. Черенковым (9) обнаружили замечательный факт — возрастание яркости зеленой линии к середине ночи; факт, не укладывавшийся в рамки общепринятой теории свечения атмосферы.
Это «разгорание» свечения неба к середине ночи и «погасание» к утру, в дальнейшем неоднократно подтвержденное как на Эльбрусе, так и в других пунктах земного шара, до сих пор остается необъясненным.
В послевоенной экспедиции 1948 г. С.Ф. Родионов с сотрудниками (11) измерил вариации яркости зеленой линии с помощью разработанного им фотоэлектрического метода; этот метод, позволяющий отмечать мгновенные изменения яркости, может быть применен на большом числе обычных метеостанций, что позволит накопить экспериментальный материал, необходимый для дальнейших теоретических выводов.
В 1935 г. группой Государственного оптического института, под руководством И.А. Хвостикова, на Эльбрусе был начат цикл работ по изучению свечения ночного неба. Помимо дальнейшего изучения вариаций яркости зеленой линии, И.А. Хвостиков, К.Б. Паншин и В.И. Черняев (10) провели серию измерений вариаций яркости ночного неба и в других участках видимого спектра методом гашения. Работы велись на Старом Кругозоре, где на большом каменном фундаменте была смонтирована установка с монохроматором и эталонным источником света. Результаты подтвердили наличие максимума в 1 час ночи в зеленой части спектра и отсутствие максимума в сине-фиолетовой части.
На основании полученных кривых И.А. Хвостиковым и сотрудниками было проделано количественное разделение яркости ночного неба на три составляющих — свет звезд, свечение атмосферы и рассеянный свет солнца, попадающий ночью из-под горизонта в верхние слои атмосферы.
Во время второй Эльбрусской экспедиции И.А. Хвостиковым и сотрудниками (10) были начаты измерения поляризации свечения ночного неба, весьма существенные для построения теории свечения атмосферы и чрезвычайно тонкие в экспериментальном отношении. В результате было подтверждено наличие поляризации суммарного света ночного неба, обнаружены чрезвычайно интересные особенности вращения плоскости поляризации свечения в течение ночи, свидетельствующие о новых, пока еще не разъясненных сложных явлениях, происходящих в атмосфере.
Изучение свечения ночного неба вступило в совершенно новую фазу в послевоенные годы, когда трудами, главным образом, советских ученых было положено новое, фотометрическое направление в исследовании проблемы. Цель его — измерять «мгновенные» значения интенсивности излучаемых атмосферой спектральных линий и, таким образом, наблюдать динамику процессов, протекающих в атмосфере. Осуществление этих исследований, связанных с именами Л.А. Кубецкого, С.Ф. Родионова, В.И. Красовского и других стало возможным благодаря разработке этими учеными высокочувствительных фотоэлектрических методов измерения света. Это направление получило развитие на Эльбрусе с 1948 г. в серии работ С.Ф. Родионова и сотрудников (11).
За три послевоенные экспедиции ими были, с помощью вторично-электронных трубок с усилителями, исследованы ночные вариации и распределение по небесному своду инфракрасного и зеленого излучения ночного неба; приближенно определена высота излучающих слоев; обнаружен максимум инфракрасного излучения в полночь; исследованы с помощью счетчика фотонов ночные вариации и распределение по небосводу ультрафиолетового излучения ночного неба. Дальнейшее развитие этих работ может открыть пути к тому, чтобы по свечению атомов в верхних слоях определить «погоду» в ионосфере на высоте 100-200 км над земной поверхностью.
Транспортировка оборудования на яках.
Фото А. СИДОРЕНКО.
Работа со счетчиком фотонов.
Горно-астрономическая обсерватория в районе
высочайшей вершины Европы – Эльбруса.
фото А. СИДОРЕНКО.
Выдающееся открытие в области изучения строения и оптических свойств атмосферы было сделано во время третьей Эльбрусской экспедиции 1936 г. ленинградскими оптиками М.Ф. Вуксом и В.И. Черняевым (12). Снимая с помощью светосильных спектрографов спектр неба в сумерки на Старом Кругозоре, М.Ф. Вукс и В.И. Черняев заметили на некоторых снимках яркую линию в желтой части спектра, выделявшуюся на сплошном фоне рассеянного света неба. Яркость этой линии в течение сумерек сперва нарастала, а затем быстро падала, когда солнце погружалось более чем на 10° под горизонт. Длина волны обнаруженной линии в точности совпала с длиной волны резонансного излучения натрия. Так был обнаружен слой паров натрия, сосредоточенный в атмосфере на высоте 70-100 км, флуоресценция которого в сумерки под действием косых солнечных лучей, идущих из-под горизонта, наблюдается в виде яркой вспышки желтой линии. Так была поставлена перед наукой проблема атмосферного натрия, которая стала усиленно разрабатываться учеными всех стран, определившими количество натрия в атмосфере, толщину и высоту натриевого слоя, предложившими ряд гипотез о происхождении атмосферного натрия1.
В 1948 г. проблема обогатилась новым открытием, также сделанным на Эльбрусе. С.Ф. Родионов (13), измеряя сумеречную вспышку натрия новым, разработанным им, фотоэлектрическим методом, обнаружил, что вспышке предшествует внезапное ослабление излучения в этой области спектра — т.е. кратковременно наблюдаемая линия поглощения в области натриевого дублета. Дальнейшее изучение этого явления должно дать новые сведения о динамике натриевого слоя и его взаимодействии с другими слоями атмосферы.
Кратко изложенные нами результаты работ, проведенных на Эльбрусе по исследованию свечения ночного и сумеречного неба, являются основой дальнейшего изучения верхних слоев атмосферы оптическими методами, которое проводится в настоящее время на Эльбрусе и в других местах Советского Союза.
Исследования С.Ф. Родионова и его группы привели в 1950 г. к крупному успеху в новой для Эльбруса области, астрофизике. С.Ф. Родионовым и И.Г. Фришманом было измерено инфракрасное излучение Млечного пути. Это излучение с длиной волны около 1 микрона обнаружено ими в каждой точке Северного Млечного пути на всем его протяжении.
С помощью чувствительного электрофотометра С.Ф. Родионову и И.Г. Фришману удалось не только измерить абсолютную величину излучения, но и получить кривую распределения его яркости вдоль северной части Млечного пути. Оказалось, что яркость инфракрасного излучения резко возрастает в направлении на центр Галактики и, кроме того, имеет максимум в созвездии Лебедя. Очень большая (относительная) величина инфракрасного излучения говорит о том, что наши прежние представления о строении Галактики должны быть существенным образом дополнены. Что является причиной повышенной инфракрасной яркости Млечного пути? Большое количество темных, не видимых глазом звезд, излучающих только инфракрасные лучи, или же скопление ярких звезд, скрытых сгущениями холодной межзвездной материи, прозрачной только для инфракрасных лучей? Этот вопрос должен разрешиться при дальнейшем изучении явления. Очевидно, однако, что исследование инфракрасного излучения Млечного пути даст ученым возможность проникнуть «оптическим зондом» в неисследованные районы Галактики.
Большое количество существенно важных работ Эльбрусской экспедицией было выполнено в различных областях геофизики. Необходимо указать на исследования условий образования облаков и режима ветра в горах (группа Е.С. Селезневой (14), работы по изучению земных токов А.П. Краева и его сотрудников (15), впервые измерявших теллурические поля в зоне вечных снегов на высоте 4000 м; работы Е.И. Меркуловой (16) и других по изучению атмосферно-электрического поля на Эльбрусе; актинометрические работы А.Н. Гордова. Интересные работы по изучению радиосвязи в горах проводились в первых экспедициях группой под руководством Ф.А. Пронина.
Научная работа на Эльбрусе приобретает все больший размах и уже близко время, когда экспедиционные наблюдения сменятся стационарной работой большого коллектива. Многолетний труд советских ученых привел к созданию серьезной научно-исследовательской базы, где освоение гор с научными целями осуществляется с настойчивостью и энергией, присущей советским людям.
Ленинград.
Достарыңызбен бөлісу: |