Обложка

Тайна светлых ночей,

или Новая концепция Тунгусского «метеорита»

|
Физик, астроном, популяризатор науки — это о Сергее Васильевиче КАРПОВЕ, докторе физико-математических наук, ведущем научном сотруднике Института физики им. Киренского СО РАН и Международного научно-исследовательского центра спектроскопии и квантовой химии СФУ.

Профессор невероятно занят и востребован как эксперт в разных областях знаний. Разговора с ним пришлось ждать два месяца. В частности, Сергей Васильевич координирует проект о физических методах лечения рака с помощью магнитных наночастиц из оксида железа с участием физиков. В то же время с 1980 года руководит астрономическим клубом Красноярского краевого Дворца пионеров. Каждый раз в начале учебного года, когда открывается запись на бесплатные занятия в клубе, туда выстраивается огромная очередь.

— Сергей Васильевич, как в вашу жизнь вошла астрономия?

— Меня всегда привлекал космос, вид звёздного неба. Особенно хотелось рассмотреть Луну в телескоп. Правда, в моём детстве само слово «телескоп» казалось чем-то недосягаемым для простых людей. Даже бинокль невозможно было купить. А сейчас мощные телескопы сплошь и рядом у любителей астрономии.

В 10 классе учитель физики, зная о моём увлечении, разрешила взять телескоп домой на короткое время. Он был небольшой, чуть мощнее зрительной трубы. Но впечатления оказались настолько сильными, что я твёрдо решил стать астрономом.

Однако специальность эта была лишь в немногих университетах страны. В 1960-1970 гг. все физико-математические дисциплины были в топе. А на астрономию конкурсы достигали 25-30 человек на место, для школьника с периферии попасть туда было практически нереально. Поэтому я поступил на физфак КГУ. При этом каждый год писал в МГУ, Ленинградский, Казанский, Симферопольский университеты, где готовили по астрономическим специальностям, в надежде перевестись. Но факультеты были максимально заполнены. После университета я полтора года работал в школе учителем физики, а потом устроился в Институт физики СО РАН, где занялся далёкими от космоса и астрономии проблемами нелинейной оптики и лазерной физики.

Взаимодействие вещества с излучением высокой интенсивности — это потрясающе интересно! Появились первые успехи, публикации. В 1980-е годы возникло модное научное направление — оптика сверхмалых наночастиц, состоящих из благородных металлов. Многие учёные мира занимаются наночастицами, которые, в частности, являются концентраторами оптического поля в чрезвычайно малых масштабах, усиливают локальные оптические поля. Одно из приложений этого — способность определять сверхмалые примеси спектральными методами. Другое — медицина, лечение с помощью наночастиц злокачественных опухолей. Наш коллектив работал с учёными Красноярского медуниверситета, опубликованы совместные работы. Кстати, их испытания на подопытных животных показали великолепные результаты. Тему взаимодействия излучения с наноразмерными частицами я продолжаю, к защите кандидатской диссертации по этой тематике готовится мой аспирант.

— Специалисту в такой востребованной области не жаль времени на просвещение школьников?

— Мне самому это интересно. С удовольствием рассказываю ребятам об устройстве Вселенной и Солнечной системы. Здесь важна обратная связь. Бывает, школьники предлагают очень интересные идеи.

Но самое главное, что астрономический клуб для нас — это источник научных кадров. Когда видишь способного ученика, то следишь за его судьбой и постепенно привлекаешь к научной работе. На сегодняшний день большая часть аспирантов, защитивших кандидатские диссертации под моим руководством, — это те, кто когда-то обучались в клубе. А вообще среди воспитанников нашего клуба много кандидатов и докторов наук. Некоторые остались в Красноярске, работают в Институте физики, а кто-то в других регионах России и за рубежом.

— Что для вас лично представляет интерес в области астрономии?

— Астрономия тесно соприкасается с моей основной тематикой, связанной с нанооптикой. Вместе со своими учениками и коллегами в 2020 году мы опубликовали две статьи в престижном астрономическом журнале Monthly notices of the Royal astronomical society. Они посвящены новой концепции Тунгусского космического явления. Мы совершенно по-новому объяснили феномен, уже более века будоражащий сознание астрономической общественности и простых людей, интересующихся космосом.

Тема горячая. Есть масса несерьёзных гипотез, вроде того, что это был космический корабль, потерпевший катастрофу над Тунгуской и утонувший в болотах. Это беллетристика. Опубликованная нами статья стала мировой сенсацией. На неё более 700 ссылок.

О нашем исследовании написали все крупнейшие мировые СМИ, в частности, CNN, Fox News, Daily Mail. А в 2021 году, на закате пандемии, ко мне за интервью обращались корреспонденты Агентства Франс Пресс, посетившие Красноярск. На сегодняшний день наша концепция считается самой убедительной.

— В чём её суть?

— Она базируется на идее сквозного пролёта через атмосферу космического тела диаметром от 100 до 200 метров, состоящего из железа, с начальной скоростью около 20 км в секунду и с наименьшей высотой снижения над поверхностью Земли 10 км. При этом вылет этого тела произошёл с обратной стороны. В таком пролёте тело потеряло половину своей массы и ушло в космос по той же траектории, продолжая путешествовать где-то вокруг Солнца.

— А как ваша концепция объясняет следы, оставленные на земле Тунгусским явлением?

— Во-первых, никаких следов Тунгусское тело не оставило, несмотря на взрыв колоссальной мощности, в этом-то и парадокс. Состоявшее из железа тело нагрелось в атмосфере до 30 тысяч градусов, и его поверхность начала интенсивно испаряться, выделяя пары железа (точнее, железную плазму). При взаимодействии с атмосферным кислородом эти пары окисляются и превращаются в наночастицы из оксидов железа (ржавчину) — одну из основных составляющих земного грунта, ничем от неё не отличающихся.

За время движения над эпицентром потеря массы космического тела составляла около полумиллиона тонн в секунду. Кстати, источником энерговыделения колоссального взрыва в 50 мегатонн (как у царь-бомбы) явился экзотермический процесс окисления: железо, особенно в виде паров, хорошо горит в кислороде. И это был единственный источник энергии того взрыва.

Выделившаяся энергия заставила всплыть нагретые атмосферные массы, содержащие наночастицы оксидов, на высоту до 70-80 километров. На таких высотах скорость движения атмосферных масс — до 350 километров в час. Вся эта огромная масса оксидированного наноразмерного железа была разнесена атмосферными потоками на территории в тысячи километров и постепенно осаждалась по всей Сибири, в Европе, вплоть до Англии. Аномалия, которую наблюдали в последующие два дня, — необычно светлые ночи. Ни в Англии, ни в Европе, ни даже в Ташкенте ночь не наступила. Это было связано с тем, что поднявшиеся на огромную высоту наночастицы обросли ледяной оболочкой, то есть образовали ледяные кристаллы размером меньше микрона, и зашедшее за горизонт Солнце подсвечивало их. Это и вызвало свечение ночного неба! Представляете, ночью после Тунгусского взрыва можно было газеты читать!

Сейчас наш научный коллектив занимается расчётами, объясняющими феномен светлых ночей. На очереди статья, посвящённая механизму энерговыделения, её готовим совместно с коллегами из СФУ. И последнее, что ещё предстоит сделать в рамках исследования: рассчитать мощность ударной волны, порождённой Тунгусским космическим телом. Когда это будет сделано, картина Тунгусского явления станет полной.

— Сейчас астрономию как самостоятельный предмет в школах не преподают. Что думаете по этому поводу?

— Такое забвение может привести к катастрофической деградации физико-математического образования. Именно астрономия у многих школьников пробуждает интерес к окружающему миру. Сейчас в школах несколько её разделов в очень усечённом виде поместили в курс физики, но это же не серьёзно! Все понимают, что часы будут расходоваться на подготовку к ЕГЭ по физике.

— По данным опроса ВЦИОМ, треть россиян считает, что Солнце вращается вокруг Земли, а не наоборот.

— Ну, а что вы хотите, если в школе астрономии уже несколько десятилетий не было? В советское время её преподавали детям начиная с 1930-х годов. Промышленность Советского Союза выпускала телескопы специально для школы, три модели! Школы в 1950-х годах строили с небольшой обсерваторией. Там был вращающийся купол с открывающимися створками, где устанавливали школьный телескоп, и все желающие могли смотреть на Луну и планеты. В Красноярске такая школа (бывшая №28) располагалась в здании на перекрёстке улиц Робеспьера — Ленина. Сейчас купол там заделан под декоративный элемент крыши.

Телескопы, которые выпускались в СССР, до сих пор сохранились во многих школах. Если сами учителя имеют интерес к астрономии, то зажигают и ребят.

— Какие астрономические темы привлекают школьников?

— Есть ли жизнь во Вселенной; существует ли космический разум. Кометы и то, насколько они опасны. Чёрные дыры — тоже популярная тема, ведь эти объекты могут «проглотить» даже звезду и не поперхнуться. Про возможность путешествия во времени говорят: если мы подлетим к чёрной дыре, то можно ли будет изменить ход времени? Или про путешествия со сверхсветовыми скоростями к другим галактикам: можно ли увеличить скорость перемещения в пространстве? Аномалии на Луне и затмения тоже интригуют ребят.

— За 40 с лишним лет, пока вы курируете астрономический клуб, аппаратура поменялась. Что сегодня можно увидеть в телескоп Дворца пионеров?

— Ничего! Обсерватория вот уже 7 лет закрыта по требованию МЧС. Входили туда мы через крышу, а ограждение в 1990-х куда-то исчезло, его необходимо восстанавливать. В 2014 году мы получили грант фонда Прохорова и приобрели на эти деньги астрономическое оборудование, дорогостоящий американский телескоп, в который можно наблюдать и фотографировать солнечные вспышки. Но пока обсерватория для нас недоступна, оборудование не используется.

Есть самодельный телескоп, один из самых больших любительских телескопов в России, с диаметром зеркального объектива 53 см. Благодаря относительно небольшому весу этот мощный инструмент раз в год вывозится в летние загородные экспедиции. Только вдали от городской засветки можно наблюдать живое небо.

— Какие ещё неисследованные тайны волнуют сегодня астрономов?

— Далёкие планеты — Юпитер, Сатурн вплоть до Плутона. Мне, допустим, хотелось бы узнать, как устроено ядро галактики. Есть гипотеза, согласно которой там находится чёрная дыра с гигантской массой, которая в значительной степени ответственна за движение звёзд вокруг ядра. Предполагается существование таинственной субстанции совершенно неизученной физической природы, заполняющей пространство галактик, — тёмной материи; идёт поиск того, где она себя в наибольшей степени проявляет.

Мы мало знаем о космосе, хотя должны бы понимать, чего от него ждать. Если рядом с нами произойдёт взрыв сверхновой звезды, то ультрафиолетовое излучение будет настолько интенсивным, что атмосфера Земли не поможет, не защитит нас. Или взять эволюцию Солнца. По оценкам, ему всего лишь полмиллиарда лет осталось существовать в режиме, благоприятном для нас, из семи уже прошедших. После этого Солнце начнёт расширяться, что будет означать начало конца жизни на Земле.

Ещё актуальное направление в астрономии — поиск опасных для нашей цивилизации сближающихся с Землёй астероидов. К примеру, падение на Землю астероида размером 2 км приведёт к гибели всего живого из-за эффекта ядерной зимы, резкого снижения температуры вследствие сильной запылённости атмосферы. Чтобы цивилизация выжила, необходимо научиться предсказывать будущее, в этом глобальная задача астрономии.

— Есть у вас любимое небесное тело?

— Планеты и Луна — самые интересные объекты для наблюдения. Для меня путешествовать по поверхности Луны с помощью мощного телескопа — большое удовольствие! Ни одна самая детальная фотография небесного тела не может заменить визуального наблюдения. Наблюдая, мы получаем эмоциональную подзарядку от космоса.

Похожие материалы