В 1946 г. московский инженер и писатель А. П. Казанцев опубликовал гипотезу о искусственной, техногенной природе явления, которое вошло в историю как падение Тунгусского метеорита. Казанцев предположил, что отсутствие материальных остатков метеорита в тайге, поваленной грандиозным взрывом, объясняется тем, что
- взрыв космического объекта произошел высоко в атмосфере (на высоте нескольких сотен метров),
- взрыв не мог быть естественным явлением, т.к. метеориты не взрываются без удара о твердую поверхность планеты,
- масштабы разрушений в тайге объясняется быстрым выделением ядерной энергии, тротиловый эквивалент взрыва был, вероятно, около 1014 Дж.
На эти мысли наводила замеченная Казанцевым аналогия между разрушениями в Тунгусской тайге и последствиями ядерного взрыва в Хиросиме [Казанцев, 1946; 1951; 1958]. Каждое из перечисленных утверждений в принципе допускало научную проверку и в этом смысле, безусловно, являлось научной гипотезой [Зигель, 1959].
По-видимому, это была первая в истории астрономии попытки объяснить явление, относившееся к сфере интересов метеоритики, на основе предположения о прямом контакте с внеземной цивилизацией. Речь шла об аварии инопланетного корабля на ядерном топливе. Автор гипотезы высказал и смелое предположение о "пункте отправления" корабля (хотя, на первый взгляд, необходимая для этого информация отсутствовала): количество прореагированного ядерного взрывчатого вещества (энергия взрыва) должно было быть достаточным для возвращения на родную планету.
В середине XX века научная парадигма считала очевидным, что техногенные явления могут быть результатом активности лишь наземной цивилизации. Гипотеза Казанцева не вписывалась в принятую в науке картину мира. Она вызвала резко отрицательное отношение со стороны ряда авторитетных ученых Советского Союза.
Однако уже первые послевоенные экспедиции, начавшие регулярные исследования района Тунгусской катастрофы через 50 лет после события, пришли к выводу, что взрыв космического тела, оставивший радиальный лесоповал, произошел в воздухе [Зигель, 1959]. Первое утверждение техногенной гипотезы, еще недавно казавшееся совершенно ненаучным, было признано справедливым. Конечно, это еще не было доказательством искусственной природы взорвавшегося тела. Взрыв в воздухе, высота которого в настоящее время может быть по наиболее авторитетным оценкам принята как 6+1 км, стал рассматриваться как аргумент в пользу кометной природы Тунгусского метеорита. Было опубликовано большое число расчетных работ, выполненных авторитетными специалистами по аэродинамике и метеорной физике, в которых изучались условия и механизмы "взрывоподобного торможения" болида 30 июня 1908 года [Петров, Стулов, 1975; Коробейников и др., 1984]. Одновременно некоторые сторонники "безумной идеи" Казанцева начали поиск радиоактивных следов в районе катастрофы. Были получены первые положительные результаты - следы заражения деревьев в 1908 году цезием-137, хлором-36, углеродом-14. Однако эффект был мал и наблюдался далеко не во всех образцах. Кроме того, радиоактивные осадки после испытаний атомных бомб затрудняли интерпретацию обнаруженных аномалий. Эти исследования встречали пассивное, а иногда и активное сопротивление со стороны официальной науки и в середине 70-х годов "выдохлись" [Золотов, 1961; Мехедов, 1967; Фирсов и др., 1984].
Совершенно неожиданно для ученых, убежденных в естественной природе Тунгусской катастрофы, в 1959 году были обнаружены магнитограммы Иркутской магнитной обсерватории, на которых была зарегистрирована магнитная буря необычно малой продолжительности (около 5 часов), совпавшая со временем взрыва на Подкаменной Тунгуске. Она началась, однако, не в момент влета болидного тела в магнитосферу Земли и не в момент взрыва, а через 6,6+0,2 мин. после момента взрыва (который был рассчитан по сейсмограмме Иркутской обсерватории и по барограммам сибирских и европейских станций).
Магнитное возмущение, записанное тремя магнитографами Иркутской магнитной обсерватории 30 июня 1908 года, не имело ничего общего с магнитными возмущениями, которые регистрируются при вторжении метеорных тел. Однако оно имело все характерные черты своеобразных возмущений магнитного поля, которые возникают при взрывах термоядерных бомб мегатонной мощности в атмосфере на высотах 10 - 70 км [Плеханов и др., 1960; 1961; Иванов, 1961; 1964; Ковалевский, 1963].
Геомагнитный эффект Тунгусского взрыва - нетривиальный научный результат, полученный в ходе независимых исследований иркутских магнитограмм несколькими специалистами. Для понимания смысла магнитного следа Тунгусского феномена важно знать не только относящийся к нему фактический материал, но и историю его изучения, которая является как бы частью неожиданного геофизического явления. Без знания этой истории невозможно оценить как смысл этого крупного научного открытия середины XX века, так и загадочную, на первый взгляд, историю его замалчивания и отторжения нормальной наукой. Как ни странно, до сих пор не издано ни одной монографии, посвященной этому эффекту и многие авторитетные исследователи Тунгусской проблемы имеют в лучшем случае самое поверхностное представление о наиболее информативном следе, имеющем точную количественную регистрацию и бесспорно относящемся именно к последствиям Тунгусского взрыва.
В масштабах этого доклада проблема геомагнитного возмущения 30 июня 1908 года не может получить исчерпывающего освещения. Цель нашей статьи - привлечь пристальное внимание научной смены начала XXI века к этому важнейшему результату послевоенного этапа изучения Тунгусского феномена.
2. История исследования геомагнитного эффекта Тунгусского взрыва
1) Осенью 1959 года томские исследователи проблемы Тунгусского метеорита Г. Ф. Плеханов и Н. В. Васильев, составляя банк данных об аномальных атмосферных и геофизических явлениях 1908 года, предшествовавших вторжению Тунгусского болида, нашли в журнале "Astronomische Nachrichten" года катастрофы краткое сообщение о наблюдениях профессором Вебером необычного геомагнитного эффекта в Германии. 27 - 28 июня 1908 года - т.е. одновременно с нарастанием грандиозных оптико-атмосферных аномалий в Европе - Вебер наблюдал в лаборатории университета города Киль регулярные периодические изменения склонения магнитной стрелки. Амплитуда этих необычных колебаний составляла 2 угловые минуты, а период - 180 с. Как 27-го, так и 28-го июня они начинались с 6 часов и продолжались до 1 часа 30 минут ночи. 29 июня, начавшись с запозданием - в 8 ч. 30 минут - они закончились в ночь на 30 июня снова в 1 ч. 30 минут. Наиболее тщательные измерения времени Тунгусского взрыва [Пасечник, 1986], дают округленное среднее значение 0 часов 14 минут по Гринвичу. Если часы в Киле шли по среднеевропейскому времени, то получается, что колебания склонения геомагнитного поля в Киле прекратились приблизительно через 16 минут после взрыва космического объекта в Сибири.
В 1958 и 1959 гг. в научных журналах появились сообщения о том, что высотные взрывы термоядерных бомб мегатонного диапазона вызывают своеобразные возмущения геомагнитного поля, которые характеризовались специалистами как "рукотворные магнитные бури". Наземные или низкие взрывы термоядерных бомб подобных эффектов не вызывали. Сообщение о регулярной геомагнитной аномалии 1908 года, отмеченной в Германии и первые данные о геомагнитных эффектах после мощных высотных взрывов на больших высотах явились для томских исследователей стимулом для сбора мировой научной информации о геомагнитной обстановке и атмосферных явлениях 1908 года. Г. Ф. Плеханов и Н. В. Васильев осенью 1959 года отправили письма в обсерватории, действовавшие в 1908 году, с просьбой выслать копии магнитограмм и других геофизических регистрации.
2) В феврале 1960 года Г. Ф. Плеханов получил ответ на запрос, направленный в Иркутский институт земного магнетизма и распространения радиоволн. Научный сотрудник этого института К. Г. Иванов сообщал, что им обнаружен геомагнитное возмущение на иркутских магнитограммах 30 июня 1908 года. К.Г. Иванов без колебаний относил обнаруженную аномалию переменного магнитного поля Земли к взрыву Тунгусского метеорита. Присланные им фотокопии магнитограмм были подвергнуты критическому анализу, а также сопоставлены с другими возмущениями земного магнитного поля А. Ф. Ковалевским, В. К. Журавлевым, Г. Ф. Плехановым и Н. В. Васильевым. Томские исследователи пришли к тем же выводам, что и иркутский геофизик, обнаруживший магнитограммы нового - геомагнитного следа Тунгусского феномена. Ко времени получения копий иркутских магнитограмм в руках томских исследователей были уже материалы 18 геофизических обсерваторий мира. Из них следовало, что геомагнитный эффект, зарегистрированный в Иркутске носил местный характер - даже в Екатеринбурге магнитное поле во время взрыва Тунгусского объекта было практически спокойно.
Впоследствии К. Г. Иванов, отвечая на вопросы В. К. Журавлева, писал, что толчком к поиску и изучению магнитограмм 1908 года в иркутских научных архивах для него явился не запрос из Томска, а статья Ф. Ю. Зигеля "Неразгаданная тайна", опубликованная в июньском номере журнала "Знание - сила" за 1959 год. В статье была обоснована точка зрения, что после подтверждения высотного характера взрыва Тунгусского метеорита экспедицией Академии наук 1958 года гипотеза Казанцева о искусственной природе космического объекта требует серьезного внимания ученых [Зигель, 1959].
3) Во втором номере журнала "Физика", вышедшего в свет в начале марта 1960 года в Томске, было опубликовано краткое сообщение "О геомагнитном эффекте взрыва Тунгусского метеорита", подписанное Плехановым, Ковалевским, Журавлевым и Васильевым. В статье (со ссылкой на Иванова) сообщалось об обнаружении не обычного геомагнитного возмущения, протекавшего одновременно с землетрясением, вызванным Тунгусским взрывом, приводились характеристики изменений компонент магнитного поля, устанавливался региональный характер эффекта. Сам эффект характеризовался как местная магнитная буря необычно малой продолжительности. Самым важным результатом этой работы было сопоставление геомагнитного возмущения, отмеченного в 1908 году в Иркутске, с искусственными магнитными бурями, последовавшими летом 1958 года после термоядерных взрывов над атоллами Тихого океана. "Почерк" этих возмущений (кинетика развития и затухания процесса) был до деталей похож на "почерк" иркутского возмущения 1908 года. Это также были региональные магнитные бури необычно малой продолжительности (менее часа).
А. Ф. Ковалевский, проанализировав магнитограммы с эффектом Тунгусского взрыва и эффектами взрывов термоядерных бомб, сделал в публикациях 1960 и 1963 гг. весьма ответственный вывод: "в общем ходе Н и Z различия между обоими эффектами не выходят, в сущности, за пределы различий для отдельных станций в случае ядерных взрывов".
4) Статья К.Г. Иванова, о новом следе Тунгусского метеорита, отправленная им в "Астрономический журнал", не была понята редакцией и не принята к срочной публикации, как того, без сомнения, заслуживала. Она появилась лишь в 1961 году в ежегоднике "Метеоритика". В своей первой публикации о геомагнитном эффекте Тунгусского метеорита автор не решился провести сравнение записей магнитографов 30 июня 1908 года с опубликованными магнитограммами американских станций в Океании в августе 1958 года. Позднее, в 1986 году, в беседе с В. К. Журавлевым он утверждал, что уже тогда понял их подобие и далеко идущие из этого следствия. В порядке частного сообщения он рассказал, что А. П. Казанцев и Ф. Ю. Зигель убеждали его выступить как авторитетного геофизика в печати с публичным заявлением о истинном смысле нового эффекта Тунгусского взрыва. Он не стал этого делать, т.к. был уверен, что новое подтверждение гипотезы Казанцева о техногенной природе Тунгусского взрыва не будет воспринято официальной наукой и может лишь затруднить ведущиеся исследования.
5) В 1960 году профессор О. И. Лейпунский первым обратил внимание на общую природу геомагнитных возмущений высотных взрывов ядерных бомб и обычных магнитных бурь, которые как теперь окончательно установлено, вызываются электронно-протонными потоками солнечной плазмы [Лейпунский, 1960]. Он отметил, что эти явления будут иметь много общего, сохраняя в то же время свой собственный специфический "почерк".
6) В 1961 году в "Метеоритике" был опубликован обзор [Идлис, Карягин, 1961] в котором была сделана попытка объяснить геомагнитный эффект Тунгусского метеорита с позиций кометной гипотезы. Логика анализа привела авторов к выводу, что эффект должен быть глобальным, что противоречило фактам, установленным томскими исследователями. Эта работа была раскритикована В. Г. Фастом, А. Ф. Ковалевским и Г. Ф. Плехановым [Фаст и др., 1963].
7) Как А. Ф. Ковалевский, так и К. Г. Иванов рассматривали модели геомагнитного эффекта Тунгусского взрыва, не учитывая генерацию плазмы радиацией взрыва. Предлагая различные схемы и модели явления, они были единодушны в том, что начало возмущения необходимо связывать с приходом ударной волны в ионосферу. Далее рассматривались неравновесные процессы в ионосфере (по Ковалевскому - длительный динамоэффект, по Иванову - формирование необычной биполярной токовой системы над Иркутском). Принципиальное различие между "метеоритным" и ядерным возмущениями ионосферы Ковалевский усматривал в запаздывании на чальной фазы геомагнитной бури относительно момента взрыва. По величине этого запаздывания вычислялась высота взрыва, которая оказывалась в разумных пределах (порядка 10 км). Однако конструируя свои модели региональной геомагнитной бури, упомянутые авторы вынуждены были закрывать глаза на то, что в случае искусственных магнитных бурь их механизмы почему-то не действовали, хотя ударные волны ядерных взрывов несли энергию того же порядка (или больше) по сравнению со взрывом Тунгусского метеорита. За "естественную" модель, которая вписывалась бы в научную парадигму, приходилось платить логическим противоречием, выдвигая допущение, что "практически одинаковые явления могут порождаться разными причинами" (жесткие излучения - при ядерном взрыве, ударная волна - для Тунгусского взрыва).
8) Одновременно с первой статьей К.Г. Иванова было опубликовано краткое сообщение о возможности объяснения геомагнитного эффекта Тунгусского метеорита на основе модели расширяющейся в магнитном поле Земли плазмы, состоящей из продуктов взрыва Тунгусского тела [Обашев, 1961]. С. О. Обашев считал, что тело представляло собой ледяное ядро кометы. К. Г. Иванов, критикуя эту модель, справедливо отмечал, что она неспособна объяснить длительность эффекта. Обашев не рассматривал принципиальный вопрос о времени жизни избыточных концентраций плазмы в ионосфере и скорости рекомбинации неравновесных зарядов. В статье В. К. Журавлева, опубликованной в 1963 году, обращалось внимание на то, что сравнение магнитограмм взрывов 1908 и 1958 гг. не дает оснований настаивать на принципиальной разнице природы взрывов, то-есть при знавалась возможность того, что взрыв Тунгусского космического тела имел ядерную природу [Журавлев, 1963].
9) Эта идея была обоснована компьютерным расчетом, выполненным В. К. Журавлевым, Д. В. Деминым и Л. Н. Деминой и опубликованным в 1967 г. Используя данные о термоядерных взрывах, опубликованные в между народных геофизических журналах, авторы показали, что модель возбуждения ионосферы ударной волной как причина возникновения магнитной бури противоречит имеющейся информации о действии взрывов на ионосферу и в осторожной формулировке снова заявили, что магнитная буря 1908 года над Иркутском может указывать на ядерную природу взрыва Тунгусского космического тела [Журавлев и др., 1967].
10) Утверждение, что геомагнитный эффект, зарегистрированный в Иркутске 30 июня 1908 года является доказательством ядерной природы взрыва Тунгусского космического тела, было обосновано А. В. Золотовым в его монографии [Золотов, 1969]. На основе имевшихся к тому времени публикаций о геомагнитных эффектах ядерных взрывов Золотов построил полуколичественную теорию искусственной магнитной бури. На основе этой теории он детально изучил геомагнитный эффект Тунгусского взрыва. Показав несостоятельность попыток объяснить эффект действием ударных волн на ионосферу, он сделал вывод о том, что Тунгусский взрыв сопровождался ядерными реакциями. Это заключение не носило характер предположения: присутствие гамма-излучения и (или) нейтронного потока следовало из анализа кривых диссипации ударных волн и излучений ядерного взрыва в атмосфере. Для взрыва, происшедшего на высоте менее 20 км над поверхностью Земли геомагнитное возмущение в виде магнитной бури может возникнуть только в том случае, если взрыв сопровождался гамма-излучением или (и) потоком нейтронов.
Остальные виды излучений поглощаются в атмосфере и неспособны создать необходимый запас электронов, питающий токовую систему в ионосфере в течение часов или хотя бы десятков минут. Ионы и электроны, возникающие при прохождении ударной волны, рекомбинируют в ионосфере в течение нескольких минут. Удивительно, что эти хорошо известные физикам факты были проигнорированы авторами, считавшими, что геомагнитный эффект Тунгусского метеорита может быть объяснен в рамках кометной гипотезы.
11) В 1983 году на юбилейной конференции в Красноярске, посвященной столетию со дня рождения пионера исследований Тунгусского феномена Л. А. Кулика, А. Н. Дмитриев и В. К. Журавлев выступили с докладами, в которых был предложен новый подход к проблеме Тунгусского метеорита. Феномен рассматривался как звено в цепи солнечно-земных взаимодействий. Облако плазмы, которое необходимо рассматривать в любой модели геомагнитного эффекта, согласно этой трактовке возникло не в момент взрыва, а было доставлено в тропосферу Земли в виде плазмоида, выброшенного Солнцем. Рекомбинация плазмы вызвала появление жестких излучений, вызвавших как геомагнитный эффект, так и следы на поверхности Земли в виде мутаций в биосфере и пиков термолюминесценции минералов. Все эти достаточно надежно установленные эффекты необъяснимы с точки зрения кометной гипотезы и сторонники этой гипотезы их просто игнорировали.
Новая концепция, названная гелиофизической гипотезой, оказалась плодотворной: опираясь на ее представления, геофизики обнаружили в научных архивах данные, указывающие на аномальный характер гелиофизической и геомагнитной обстановки в 1908 году. Эти результаты подтверждали концепцию А. Н. Дмитриева, предлагавшего изучать Тунгусский феномен не как случайное событие, а как звено в цепи геокосмических и солнечноземных закономерностей. С этой точки зрения становился реальным прогноз возможного повторения события, подобного Тунгусской катастрофе [Журавлев, Дмитриев, 1984; Дмитриев, Журавлев, 1984].
3. Описание и интерпретация геомагнитного эффекта
Детальное описание иркутских магнитограмм, зафиксировавших геомагнитный эффект Тунгусского взрыва, сделано в цитированных выше работах К. Г. Иванова и А. Ф. Ковалевского (рис. 1а).
29 июня 1908 года магнитное поле, по данным Иркутской обсерватории, было слабо возмущено, но за 7 часов до взрыва Тунгусского болида оно было почти спокойно. По самым точным современным оценкам, сделанным по сейсмограммам [Пасечник, 1986], ударная волна взрыва пришла в эпицентр в 0ч. 13,59+0,08 мин. Гринвичского времени 30 июня 1908 года. Чтобы найти момент самого взрыва, нужно от этого времени отнять 2-20 секунд. Более точно установить момент взрыва пока не удалось.
|
РИС. 1. а) Геомагнитная буря 30 июня 1908 года, зарегистрированная в Иркутске. Магнитограммы приведены в обработке К. Г. Иванова и В. И. Афанасьевой - исключен фон солнечно-суточной вариации [Иванов, 1964]. Н - горизонтальная составляющая; Z - вертикальная составляющая полного вектора геомагнитного поля; D - магнитное склонение. Стрелки с цифрами показывают масштаб каждой магнитограммы в гаммах (нано-тесла). Время - мировое. |
б) Типичное возмущение геомагнитного поля во время солнечной вспышки (геомагнитная буря) 5-6 июня 1967 года, записанное обсерваторией Гонолулу (Гавайские острова). Обозначения те же, что и на рис. 1а. Время - мировое [Акасофу, Чепмен, 1974]. 1 - начальная фаза возмущения; 2 - главная фаза; 3 - фаза восстановления (релаксации).
|
В Гринвиче в это время была ночь и всплеска атмосферно-оптических явлений еще не было. В населенных пунктах Иркутской губернии, на Ангаре, Подкаменной Тунгуске, Нижней Тунгуске, верхнем течении Лены, где сотни очевидцев наблюдали на ясном небе пролет огромного болида, часы показывали в это время по данным очевидцев, 7-8 часов местного времени (типичное время). Из трех пунктов было указано одинаковое время с точностью до минут - практически то же самое, которое дали вычисления по сейсмограммам: 7 час. 15 мин. Высота взрыва объекта, вошедшего в атмосферу, по данным разных исследователей, вычислявших ее различными методами по разным следам (стоячий лес в центре катастрофы, ожог ветвей деревьев, данные микробарографов, данные очевидцев) в настоящее время может быть принята равной 6+1 км. По мнению Г. Ф. Плеханова и расчетам А. Ф. Ковалевского она несколько больше - порядка 10 км. Имеющиеся данные позволяют определить эту важную величину с точностью, вероятно, не хуже 1 км, но пока необходимость проведения соответствующей работы недооценивается.
В 0 час. 20,2±0,2 мин. горизонтальная компонента Н геомагнитного поля внезапным импульсом возросла на 3,5 нТл и оставалась на этом уровне 2,3 мин. Это была первая фаза возмущения. Вторая фаза началась в виде роста Н. Через 18 мин. величина Н достигла значения 23,5 нТл от уровня невозмущенного поля. 14 мин. поле оставалось на этом уровне, затем постепенно уменьшилось на 67 нТл за время 1 ч. 41 мин. Постепенное восстановление до исходного уровня продолжалось около 3 часов.
Вертикальная компонента Z геомагнитного поля также менялась. После небольшого положительного всплеска, соответствующего начальной фазе внезапного начала возмущения Н, вертикальная компонента Z начала уменьшаться. Возникло характерное для обычных магнитных бурь возмущение, называемое отрицательной бухтой. Его экстремальное значение составило 25,5 нТл. Через три часа после начала возмущения уровень Z возвратился к исходному значению.
В первых публикациях считалось, что изменений в магнитном склонении D не было. Изменения в третьей составляющей геомагнитного поля были, однако, обнаружены К. Г. Ивановым и В. И. Афанасьевой после введения поправки на солнечно-суточную вариацию. Эти изменения заключались в том, что плоскость магнитного меридиана в Иркутске отклонилась от обычного, невозмущенного, состояния на 10 угловых минут к западу. Это отклонение сохранялось в течение 5 - 6 часов [Иванов, 1964].
Анализ, проведенный А. В. Золотовым, подтвердил вывод, сделанный в первой публикации томских исследователей, о том, что записи возмущения 30 июня 1908 года в Иркутске аналогичны в главных чертах магнитограммам возмущений после термоядерных взрывов 1908 года. "Метеоритная" буря имела все характерные особенности "после- ядерных" магнитных бурь, различия имелись, но они не носили принципиального характера (рис. 1а и рис. 2).
По Иванову, возмущение поля после взрыва Тунгусского метеорита имело три стадии, характерных для обычных магнитных бурь, вызываемых вторжением солнечной плазмы: начальное увеличение поля, более длительное понижение уровня горизонтальной составляющей и стадию релаксации возмущения до исходного уровня компонент поля (рис.1б). Золотое, сравнивая иркутские магнитограммы с магнитограммами искусственных магнитных бурь после ядерных испытаний в Океании в 1958 году, выделил на тех и других четыре "вступления", отвечающие различным процессам в ионосфере. Первое вступление, т.е. начальная фаза возмущения, создается фронтом магнитогидродинамической волны, возникающей при расширении плазмы огненного шара. Эта фаза несет информацию о температуре и размерах плазменного сгустка, который в следующие секунды станет источником ("поршнем") ударной волны.
Рис. 2. Геомагнитные бури, вызванные термоядерными взрывами. О - момент взрыва.
а) Магнитограммы станций Пальмира и Джарвис 28 апреля 1958 года после взрыва над о. Рождества. Обозначения те же, что и на рис. 1 [Mason, Vitousek, 1959].
б) Магнитограммы станций Пальмира и Фэннинг 1 августа 1958 года после взрыва над о.Джонстон [Matsushita, 1959].
AZ - вертикальная составляющая полного вектора геомагнитного поля; АХ и ДУ - северная и восточная составляющие (X отличается от Н на 2°).
Горизонтальные отрезки под шкалой времени показывают длительность "искусственного полярного сияния",
сопровождающего "искусственную магнитную бурю".
При пересечении потока радиоактивного излучения с ионосферой возникает вторая гидродинамическая волна, которая фиксируется на магнитограммах как второе вступление. Ее амплитуда зависит от величины потока ионизирующего излучения.
Третье вступление, соответствующее главной фазе геомагнитного эффекта, вызвано движением электронов в огромной магнитной ловушке. Электроны движутся от зоны грибовидного облака к сопряженной точке, пересекая магнитный экватор Земли. Магнитограмма позволяет определить скорость электронов. Как для ядерных взрывов в Океании, так и для взрыва над Эвенкией она оказалась близкой к 4 км/с. Запаздывание по отношению к моменту взрыва главной фазы возмущения зависит от мощности, высоты взрыва и расстояния до регистрирующей станции. Четвертое вступление начинается, когда приходит магнитогидродинамическая волна, возникающая после отражения электронов от точки, сопряженной месту взрыва (от конца магнитной ловушки).
Из этого описания видно, что по магнитограммам можно определить независимо высоту, мощность, температуру взрыва и другие параметры источника плазмы Это до сих пор не сделано. Золотов показал, что для не очень высоких ядерных взрывов можно также определить вид ионизирующих излучений, породивших магнитную бурю. Хотя ударная волна взрыва создает в ионосфере некоторую избыточную ионизацию, рекомбинация зарядов не позволяет поддерживать токовые системы в ионосфере в течение нескольких часов. Если взрыв произошел ниже 20 км, то только гамма-кванты и нейтроны способны дойти до высот порядка 80 и более километров, где возникают токовые системы - источники магнитных бурь.
Из теории Золотова следует, что поток вторичных электронов, порожденных Тунгусским взрывом, неизбежно должен был пересечь магнитный экватор и достигнуть районов к югу от 60 градусов ю. ш. Н. В. Васильев, изучая дневники экспедиции Р. Шеклтона в Антарктиде, нашел запись о наблюдении эффектного полярного сияния в районе вулкана Эребус именно 30 июня 1908 года. В другие близкие даты такие сияния не отмечены. Взрывы термоядерных бомб над атоллами Тихого океана сопровождались "искусственными авроральными свечениями". Их появление совпало с первой и второй фазой "искусственной геомагнитной бури" (рис. 26).
Находкой Васильева заинтересовались австралийские исследователи [Steel, Ferguson, 1993]. По их материалам, однако, получается, что по данным архивов экспедиции Шеклтона упомянутое полярное сияние предшествовало моменту взрыва Тунгусского метеорита на несколько часов. В связи с вышеизложенным это расхождение заслуживает дальнейшего изучения: желательна более тщательная проверка - по какому часовому поясу были установлены часы экспедиции.
4. Гелиофизическая гипотеза
Утверждения некоторых крестьян - очевидцев пролета Тунгусского болида - о том, что "огненный шар" ("бревно", "бочка", "сноп" и т.д.) якобы "оторвался от солнца", воспринималось исследователями как очевидное заблуждение неграмотных аборигенов. Тем более, что один из образованных очевидцев указал, что след болида пересек лучи Солнца. Почему-то и очевидцы-эвенки называли космического пришельца "дылячады" - "солнечный". Может быть, потому, что по их рассказам, 30 июня 1908 года на небе "появилось второе солнце".
Рис. 3. Модель солнечного плазмоида, входящего в атмосферу [Дмитриев, Журавлев, 1984]. 1 - плазмоид, 2 - магнитосфера плазмоида, 3 - ударная волна, сжимающая магнитосферу. Знаки плюса и минуса символически показывают распределение зарядов, каркас плазменного объекта образован силовыми линиями магнитного поля, вмороженного в плазму.
Схема плазмоида выполнена по эскизу одного из авторов настоящей статьи геофизиком Ю. К. Журавлевым (Иркутск).
Эволюция научных представлений о Тунгусском феномене была столь необычна, что в 1983 году эти наивные идеи были возрождены, но уже в виде научной гипотезы. А. Н. Дмитриев и В. К. Журавлев
предположили, что излучения, которые создали в ионосфере гигантский объемный заряд электронов (без которого был бы невозможен геомагнитный эффект), возникли на высоте 6 км над поверхностью Земли вследствие рекомбинации протонов и электронов плазмы, выброшенной Солнцем. Количества ионизированного водорода было достаточно, чтобы поддерживать плотность заряда, достаточную для существования токовой системы в течение примерно 5 часов. Ионизированный водород был доставлен в атмосферу Земли плазмоидом, "магнитной бутылкой", имевшей веретенообразную форму и окруженную внешней магнитосферой (рис.3) [Журавлев, Дмитриев, 1984; Дмитриев, Журавлев, 1984].
Напряженность Н магнитного поля, достаточная для удержания плазмы с внутренней энергией U в объеме V плазмоида определяется из закона сохранения энергии (потери не учитываются):
0Н2/2 = U/V
где о = 1,26 10-6 Гн/м - магнитная постоянная, В =0Н - магнитное поле плазмоида, - относительная магнитная проницаемость плазмоида ( ~ 1). Взяв в качестве U величину порядка полной энергии Тунгусского взрыва, т.е 1017 Дж, а объем плазмоида как величину порядка 109 м3, имеем:
H = (2U/0V)1/2 = (2 1017/1,26 10 -6 109)1/2 = 1,26 107 А/м ~ 160 000 эрстед.
В = 1,26 10-6 1,26 107 = 15,9 ~ 16 Тл.
Авторы гелиофизической гипотезы предположили, что Солнце может выбрасывать плазмоиды размеров порядка километра. Такие объекты могли бы объяснить причину детонации некоторых болидов, не оставляющих материальных следов, подобно Чулымскому болиду, взорвавшемуся 26 февраля 1984 года над Томской областью. Известны и другие примеры. Однако, для удержания плазмы вмороженным в нее магнитным полем, несущую энергию того порядка, которая выделилась при взрыве Тунгусского объекта, требуются, как видно из полученного выше численного результата, огромные магнитные поля, если объем плазмоида мал. Такие поля на Солнце не обнаружены. Но они существуют на некоторых звездах (магнитные звезды, белые карлики), а также в лабораториях Земли - в сверхпроводящих соленоидах. Таким образом, пытаясь создать модель естественного космического тела, вызвавшего Тунгусский взрыв, на основе представления о солнечном плазмоиде мы снова приходим к необходимости "конструирования" объекта с плотностью энергии магнитного поля, характерной в Солнечной системе для искусственных, "рукотворных" устройств. Поэтому представление о магнитоплазменной структуре как о некоем резервуаре инопланетного космического аппарата является в настоящее время не менее (а может быть, и более) правдоподобным, чем предположение о естественном формировании плазмоида в атмосфере Солнца.
5. Открытие и парадигма
Вернемся к началу нашей статьи. Там было высказано мнение, что гипотеза Казанцева о техногенной природе Тунгусского взрыва, несмотря на ее оформление в виде научно-фантастического рассказа, имела главный признак научной гипотезы - возможность опытной проверки ее главных утверждений. К 1996 году - через 50 лет после опубликования этой гипотезы - можно было подвести следующие итоги ее проверки временем, полевыми и расчетными работами.
Подтвердилось утверждение о том, что взрыв Тунгусского болида произошел высоко в воздухе, но не на высоте 200 - 300 метров, а на высоте 5-10 км. Тротиловый эквивалент взрыва был много больше, чем у хиросимской ядерной бомбы, которая была использована Казанцевым, как модель и аналог Тунгусского взрыва.
По наиболее тщательным оценкам площади территории разрушений тайги., по сейсмограммам и микробарограммам было установлено, что мощность взрыва была не 20 килотонн ТНТ, а 20 - 50 мегатонн ТНТ (1-2 101' Дж). Картина разрушений на местности подтверждает эти расчеты, основанные на изучении записей самописцев. Выводу Казанцева о том, что взрыв в воздухе указывает на техногенную природу катастрофы, были противопоставлены теории взрывоподобного торможения и распада ледяного ядра кометы, откуда следовало, что выделившаяся энергия имела механическую и (или) химическую природу.
Характер энергии, выделившейся при взрыве, установить однозначно не удалось. Однако считать, что это была кинетическая или химическая энергия, можно только пренебрегая данными о геомагнитной буре, последовавшей после взрыва. Ориентировочная оценка дополнительной ионизации, необходимой для протекания геомагнитной бури, согласуется с оценкой тротилового эквивалента Тунгусского взрыва. Точная оценка потока жесткой радиации, необходимой для Тунгусского геомагнитного возмущения, все еще не сделана специалистами. Это неудивительно - смысл информации об уникальном геомагнитном эффекте 1908 года до сих пор не воспринят мировой наукой. Это показал доклад автора настоящей статьи на Международной конференции по защите Земли от опасных космических объектов в Снежинске в 1994 году, где данные, приведенные в настоящем докладе, были восприняты как некая сенсация, несмотря на то, что они опубликованы еще в начале 60-х годов и были отражены в русском реферативных журнале "Астрономия". Еще в 1963 году А. Ф. Ковалевский пришел к выводу, что почерк странного геомагнитного эффекта подтверждает факт взрыва Тунгусского болида. Этот диагноз также игнорируется многими квалифицированными специалистами. До сих пор публикуются расчеты и модели, рассматривающие "дробление", "распад", "распыление" астероида или ледяного метеороида, при этом факт возбуждения геомагнитной бури не только не рассматривается, но даже не упоминается. С точки зрения кометной гипотезы геомагнитный эффект Тунгусского болида оказался как бы "лишним фактом".
Эта странная ситуация имеет простое объяснение: как нередко бывало в истории науки, факты пришли в противоречие с общепринятой научной парадигмой. Согласно этой парадигме, в Солнечной системе существуют лишь следующие малые тела: астероиды и их осколки - метеороиды (достигшие Земли, они называются метеоритами), кометы и их осколки. Если Тунгусское тело не было метеороидом - оно могло быть только кометой, других объектов в Солнечной системе просто нет (если не считать частицы космической пыли, выбросы вулканов на малых планетах, потоки солнечного ветра).
Как техногенная гипотеза, так и гипотеза о "плазменном метеорите" - плазмоиде, выброшенном Солнцем, были несовместимы с этой парадигмой. Но достоверные факты, не укладывающиеся в научную картину определенной эпохи и называются научными открытиями. Логика исследования, которая привела к обнаружению геомагнитного эффекта Тунгусского взрыва, руководствовалась идеей поиска следов техногенного явления. Сама техногенная гипотеза за 52 года, прошедшие со времени ее опубликования, не только не была опровергнута, но получила несколько косвенных подтверждений: геомагнитная буря, подобная искусственной, лантаноидный состав взорвавшегося тела, признаки сложной формы взорвавшегося тела, признаки действия на местности кумулятивных струй до основного взрыва, намеки на действие жестких излучений большой интенсивности. Однако фон, на котором происходили поиски следов техногенной катастрофы в конце XX века, существенно изменился по сравнению с докосмической эрой, когда для объяснения Тунгусского взрыва была предложена техногенная гипотеза.
В 1946 году контакт с инопланетной цивилизацией мыслился по аналогии с путешествиями эпохи великих географических открытий и их непременными атрибутами - кораблекрушениями. К концу XX века для нового поколения ученых постепенно под напором потока фактов становится почти очевидной идея существования некой Высшей надсистемы, мягко контролирующей человеческую цивилизацию, человеческую историю. Идея Тунгусской катастрофы постепенно начинает вытесняться идеей Тунгусского эксперимента, поставленного хозяевами Солнечной системы. Становится очевидной ошибочность экстраполяции целей и методов индустриального отрезка человеческой истории на характер деятельности этой Высшей надсистемы. По убеждению А. Н. Дмитриева, разумная цивилизация не воюет с Природой, а, познав логику и смысл ее эволюции, участвует в их осуществлении, помогая Вселенной преодолевать сложные барьеры на этом пути. Вот почему ее деятельность обычно неотличима от процессов "неразумной природы". Конечно, это затрудняет опознание и изучение разумных сил, но, как показывает накопленный опыт, все же не делает эту задачу безнадежной.
6. Заключение
Сверхмощный взрыв неизвестного космического объекта над эвенкийской тайгой вызвал глобальные возмущения, зарегистрированные на лентах самопишущих геофизических приборов. Возмущения на сейсмограммах, барограммах и в актинометрических спектрах были обнаружены еще в 30-х годах. При всей необычности этих эффектов они не вызвали удивления и легко интерпретировались. Геомагнитный эффект был обнаружен лишь тогда, когда начался послевоенный этап комплексного изучения Тунгусского феномена. Попытка объяснить его как тривиальный эффект, вызванный вторжением с большой скоростью ледяного метеороида, потерпела неудачу. Совершенно неожиданно для специалистов его аналогом оказались искусственные магнитные бури после высотных взрывов термоядерных бомб, При взрывах термоядерных бомб на таких высотах, когда радиоактивные изотопы из грибовидного облака не попадали в достаточно высокие слои атмосферы, возмущения типа магнитной бури не наблюдались, в том числе и в тех случаях, когда сильная ударная волна проходила через ионосферу. Ионизация верхних слоев атмосферы, вызванная взрывом Тунгусского космического объекта, значительно превышала ионизацию при взрывах мегатонных ядерных бомб - это не гипотеза, а бесспорный факт. Он зарегистрирован на иркутских магнитограммах 1908 года. Конечно, этот факт не совмещается с научными представлениями о строении комет и астероидов. Таким образом, возник парадокс, который мог бы привлечь внимание мировой науки к проблеме Тунгусского метеорита и ускорить ее решение. Этого не произошло по причинам социального и отчасти - психологического характера, изучение которых будет увлекательной темой для историков следующего века.
В настоящее время можно лишь утверждать, что УСТАНОВЛЕНИЕ ТОГО ФАКТА, ЧТО ТУНГУССКИЙ ВЗРЫВ ВЫЗВАЛ РЕГИОНАЛЬНУЮ МАГНИТНУЮ БУРЮ, ПОДОБНУЮ ИСКУССТВЕННЫМ МАГНИТНЫМ БУРЯМ ПОСЛЕ ВЫСОТНЫХ ЯДЕРНЫХ ВЗРЫВОВ - является ОТКРЫТИЕМ не только в рамках проблемы Тунгусского феномена, но и в общенаучном смысле. Это был первый случай, когда вторжение космического тела в атмосферу Земли вызвало возмущение, аналогичное возмущениям ионосферы после прохождения Земли через потоки или облака солнечной плазмы. Возбуждение ионосферы, протекающее по сценарию геомагнитной бури, никогда не наблюдалось при вторжении метеорных тел.
Это открытие нельзя приписать персонально кому-то из исследователей Тунгусского метеорита, включая и К. Г. Иванова, нашедшего в архивах магнитограммы 30 июня 1908 года. Открытие явилось неожиданным плодом нескольких независимо работавших исследователей, результатом нескольких аналитических и расчетных работ, несомненно, влиявших друг на друга.
В настоящее время - в условиях временного прекращения "холодной войны" и частичной конверсии военной индустрии, а также связанного с этими процессами роста научного интереса к проблеме защиты Земли от опасных космических объектов, наступил благоприятный момент для возрождения исследований уникального эффекта, открытого в 60-х годах. Для этого требуется не очень много - собрать и издать немногочисленные работы, рассеянные по малодоступным изданиям, в которых изложен фактический материал по геомагнитному эффекту Тунгусского взрыва и возмущениям магнитосферы и ионосферы после термоядерных испытаний. Кроме того, важно сделать доступной для ученых информацию о высотных химических и лазерных взрывах и опубликовать, наконец, данные о геофизических последствиях катастрофы американского космического корабля "Челленджер".
Литература
Акасофу С. И.,Чепмен С. Солнечно-земная физика.-ч.2,- М: Мир,-1974.- С.171.
Дмитриев А.Н., Журавлев В. К. Тунгусский феномен 1908 года - вид солнечно-земных взаимосвязей- Новосибирск: Изд. ИГиГ, 1984.-144 с.
Журавлев В.К. К вопросу об интерпретации геомагнитного эффекта 1908 года// Проблема Тунгусского метеорита .- Томск: Изд-во Томск. ун-та, 1963. - Вып.1..- С. 195-197.
Журавлев В.К., Демин Д.В., Демина Л.Н. О механизме магнитного эффекта Тунгусского метеорита// Проблема Тунгусского метеорита. -Томск: Изд-во Томск, ун-та, 1967. -Вып. 2.-С. 154-161.
Журавлев В.К., Дмитриев А.Н. Гелиофизическая гипотеза природы Тунгусского феномена// Метеоритные исследования в Сибири.-Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1984.-С. 128-141.
Зигель Ф.Ю. Неразгаданная тайна// Знание - сила,- 1959. N 6,- С. 40 -42.
Золотов А.В. Некоторые данные по исследованию образцов почвы и растений в районе Тунгусской катастрофы 1908 года// Доклады АН СССР,- 1961.-Т. 140, N 1. - С. 103 -106.
Золотов А.В. Проблема Тунгусской катастрофы 1908 года.- Минск: Наука и техника, 1969.- 202 с.
Иванов К.Г. Геомагнитные явления, наблюдавшиеся на Иркутской магнитной обсерватории вслед за взрывом Тунгусского метеорита// Метеоритика,-1961.- Вып. 21.- С. 46-48.
О причине последующих изменений поля в геомагнитном эффекте Тунгусского метеорита.//Геомагнетизм и аэрономия, -1961. - Т.1.- N 4,- С. 141-151.
Геомагнитный эффект Тунгусского падения.// Метеоритика,-1964.-Вып. 24,- С. 87-91.
Идлис Г.М., Карягина З.В. О кометной природе Тунгусского метеорита// Метеоритика,-1961.- вып.21.- С.32-43.
Казанцев А.П. Взрыв. Рассказ-гипотеза.//Вокруг света,-1946.- N 1.- С. 39-46. Гость из космоса//Техника-молодежи, 1951.- N 3.- С.23 - 34. Гость из космоса. Полярные новеллы.- М: Географгиз,- 1958.-С. 104-129.
Ковалевский А.Ф. Магнитный эффект взрыва Тунгусского метеорита// Проблема Тунгусского метеорита. -Томск: Изд-во Томск, ун-та,-1963,- С. 187-194.
К вопросу о механизме геомагнитных эффектов крупных взрывов// Труды СФТИ,- 1963.- Вып. 41.- С.87-91.
Коробейников В.П. Чушкин .П.И., Шуршалов Л.В. Взаимодействие больших метеорных тел с атмосферой Земли// Метеоритные исследования в Сибири.- Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние,-1984.- С. 99-117.
Лейпунский О.И. О возможном магнитном эффекте при высотных взрывах атомных бомб// Журнал эксперим. и теор. физики,- 1960.- Т. 38.-Вып. 1.- С. 302-304.
Мехедов В.Н. О радиоактивности золы деревьев в районе Тунгусской катастрофы.- Препринт 6-3311.- Дубна: Изд.ОИЯИ, 1967.
Ночные светящиеся облака и оптические аномалии, связанные с падением Тунгусского метеорита. (Васильев Н.В., Журавлев В.К, Журавлева Р.К., Ковалевский А.Ф. Плеханов Г.Ф.). М: Наука,- 1965.- С.63.
Обашев СО. О геомагнитном эффекте Тунгусского метеорита// Метеоритика,-1961.- Вып.21.- С. 49-51.
Пасечник И.П. Уточнение времени взрыва Тунгусского метеорита 30 июня 1908 года по сейсмическим данным// Космическое вещество и Земля. -Новосибирск: Наука.- Сиб. отд-ние,-1986.- С. 62 - 69.
Петров Г.И., Стулов В.П. Новая гипотеза о Тунгусском метеорите// Земля и вселенная,- 1975.-N 4,- С. 74-75.
Движение больших тел в атмосферах планет// Космические исследования,-1975,- Т. 13.- N4.-С.587-594.
Плеханов Г.Ф., Ковалевский А.Ф., Журавлев В.К., Васильев Н.В. О геомагнитном эффекте взрыва Тунгусского метеорита//Известия ВУЗ. Физика, I960.-N 2.-С. 236-237.
Фаст В.Г., Ковалевский А.Ф., Плеханов Г.Ф. Некоторые замечания к статье Г.М. Идлиса и З.В. Карягиной "О кометной природе Тунгусского метеорита"// Проблема Тунгусского метеорита.- Томск: Изд-во Томск, ун-та ,-1963. С. 203 -211.
Фирсов Л.В., Журавлев В.К., Панычев В. А. Результаты анализов концентрации радиоуглерода в слоях древесины лиственницы из района Тунгусского падения// Метеоритные исследования в Сибири.- Новосибирск: Наука.- Сиб. отд-ние,-1984.- С. 67 -77.
Astronomische Nachrichten,-1908.- Bd. 178.- N 4262, S. 239.
Mason R.G., Vitousek M.J. Some geomagnetic phenomena associated with nuclear explosions//Nature, 1959. Vol. 184.-N4688
P. Matsushita S. On artificial geomagnetic and ionospheric storms assoсiated with high-altitude explosions// J. Geoph. Res. ,-1959.- Vol. 64.- N 9.- P. 1149.
Steel D., Ferguson R. Auroral observations in the Antarctic at the time of the Tunguska Event, 1908 June 30//Aust. J. Astr., 1993.-5 (l).-Mart.-P. 1 - 10.