2003 г.
Коротко
Рецензия
Новые книги
|
2003 г. |
Новости науки
Коротко Рецензия Новые книги |
НОВОСТИ НАУКИ
Дорога женщинам в космос сужается
В марте 2002 г. руководство НАСА США решило прекратить разработки скафандра малых размеров, предназначенного для астронавтов-женщин и малорослых мужчин. Причина - недостаток средств на их завершение в условиях скромного нынешнего финансирования. Кроме того, в ближайшие три года планируется полет лишь одной американской женщины в составе экипажа Международной космической станции. Между тем к моменту принятия решения 7 млн. долл. на эти цели были уже израсходованы.
В последние годы НАСА затратило миллионы долларов на создание скафандра особо крупных размеров и даже предлагало внести некоторые изменения в российскую конструкцию отсека корабля “Союз”, чтобы там легче было разместить рослых мужчин. Космическая одежда представляет собой сложный комплекс рукавов, перчаток, штанин и обуви, прикрепляемых к жесткому торсу, и размеры каждой детали приходится подгонять. Торс изготавливается в трех вариантах: среднем, крупном и экстракрупном, и в сумме система подходит для 90% мужчин, но лишь для 60% женщин. Малый размер удовлетворял бы 90% представительниц слабого пола, а они составляют почти треть отряда американских астронавтов. Противники решения отмечают, что женщины тем самым попадают в неравное положение. Член комиссии по космической биологии Дж.Суэйн (J.Swain; медицинский факультет Станфордского университета) подчеркивает выгодность вывода на орбиту лиц с малыми габаритами: они потребляют меньшее количество жизненных ресурсов и занимают меньше места в тесных отсеках корабля, что новым решением игнорируется.
Еще в 1999 г. Национальный исследовательский институт космической медицины в Хьюстоне призвал НАСА активнее собирать данные о состоянии организма женщин-астронавтов, учитывая, что невесомость по-разному влияет на жизнедеятельность разных полов. Наблюдения за реакцией на нулевое ускорение силы тяжести в космосе именно у женщин могло бы способствовать решению земных проблем, возникающих, в частности, при заболевании остеопорозом.
Космические исследованияScience. 2002. V.295. №5560. P.1623 (США).
Снова на пути к Марсу
После того как запущенные НАСА США в 1999 г. космические аппараты “Mars Climate Orbiter” и “Mars Polar Lander” потерпели неудачу (причина которой так и осталась не до конца выясненной), научные круги и общественность с тревогой ожидали исхода эксперимента с новым аппаратом “Mars Odyssey”, посланным в том же направлении в 2001 г. На сей раз все обошлось благополучно.
24 октября 2001 г. “Odyssey”, завершив 20-минутный маневр с включенным двигателем, вышел на запланированную первоначальную орбиту на высоте 22 тыс. км над Марсом. Первые же спектральные изображения поверхности планеты, характеризующие ее тепловое излучение, оказались весьма информативными. На них запечатлена полоса длиной 6500 км и шириной 2000 км с центром в районе слабо изученного южного полюса. Установлено, что здесь лежит ледяная шапка диаметром около 900 км, состоящая из замороженных воды и диоксида углерода. Температура достигает –120°С.
Затем аппарат перешел на постоянную круговую орбиту высотой 900 км над поверхностью. Среди бортового научного оборудования имеются спектрометры, регистрирующие гамма-излучение и естественную радиацию этого небесного тела. Ведется сбор данных о строении и минеральном составе грунта, о возможном существовании термальных источников жидкой воды, причем приборы позволяют осуществлять наблюдения и в ночное время. Однако ограниченное финансирование серьезно сказывается на американских планах изучения Марса. Так, эксперимент по доставке на Землю первых образцов грунта, намеченный на 2011 г., видимо, будет перенесен на 2013 г.
Независимым изучением Красной планеты займется аппарат “Mars Express”, подготовленный Европейским космическим агентством и запускаемый в 2003 г. Он несет посадочный отсек “Beagle-2”, разработанный и построенный в Великобритании. Японский орбитальный спутник Марса “Nozomi”, отправленный еще в 1998 г., встретится с Марсом в 2003 г., что, правда, на четыре года позже намечавшегося ранее.
В 2003 г. НАСА планирует направить к Красной планете аппарат-лабораторию “Long Range Mars Pover” (“Марсоход дальнего действия”). Вероятно, вместо предполагавшихся двух аппаратов будет использован лишь один. Под вопросом и запуск марсианского микроспутника связи для создания сети коммуникаций вокруг этой планеты. В повестке дня сохраняется “Mars Reconnaissance Orbiter” (“Орбитальный разведчик Марса”), приборы которого имеют очень высокую разрешающую способность - до 20 см. Покинув Землю в 2005 г., он должен прислать землянам информацию о наиболее подходящих местах посадок. В НАСА продолжается разработка малых экспериментов “Mars Scout”, начало которых запланировано на 2007 г. В их числе - доставка на Марс самолета-автомата и воздушного шара, также предназначенных для поиска подходящих посадочных точек.
Франция намечает в 2007 г. взять на Марсе образцы грунта и доставить их на Землю. На тот же год итальянские ученые запланировали совместно с исследователями США запуск на марсианскую орбиту спутника связи, который будет ретранслировать на Землю информацию от станций “Netlander” и приборов “Mars Scout”. На одном из аппаратов, предназначаемых к запуску в 2009 г., предполагается разместить итальянские радиолокаторы, которые выполнят картографическую съемку поверхности Марса.
Словом, ряд неудачных попыток познать тайны Красной планеты отнюдь не обескуражили ученых, а, наоборот, заставили шире использовать имеющиеся для этого возможности.
Космические исследованияSpaceflight. 2002. V.44. №1. P.10 (Великобритания).
Определены места “примарсения”
Коллектив Лаборатории реактивного движения НАСА завершил подробнейшее изучение данных, описывающих топографию, строение и состав грунта в различных регионах Марса. Эта информация была получена от космических аппаратов “Mars Global Surveyor”, “Mars Odyssey”, а также от двух более ранних аппаратов, каждый из которых передал детальное изображение определенной области на поверхности Красной планеты. По этим данным определены четыре наиболее целесообразных района высадки двух марсоходов. Такими признаны местности Гематит в районе Терра Меридиани, расселина Мелас Хазма в долине Валлис Маринери, долина Атабаска Валлис на равнине Элизиум Планития и гигантский кратер Гусева (Назван в честь русского астронома М.М.Гусева (1826 - 1866), подтвердившего вытянутость тела Луны в сторону Земли. - Примеч. ред.). В числе запасных вариантов - равнина Исида и расселина Эос Хазма.
Наряду с этим в Лаборатории реактивного движения продолжается конструирование миниатюрных устройств массой всего по 3.6 кг, которые в дальнейшем предназначаются для поверхностных и подповерхностных исследований на других планетах и на их спутниках. Параллельно создается небольшой бульдозер, который совмещает функции грузовика-самосвала с высокотехнологичным командным устройством. Такая машина хороша для поиска и первичного исследования мест, где вероятны источники жидкой влаги, подпочвенные воды или близкие к поверхности слои льда, сначала обнаруженные с аппаратов, находящихся на орбите вокруг планеты или ее спутника.
ПланетологияSpaceflight. 2002. V.44. №2. P.53 (Великобритания).
У Земли тоже были кольца
“Кольцом окружен тонким, плоским, нигде не прикасающимся, к эклиптике наклоненным”, - этой фразой Христиан Гюйгенс объявил ученому миру об открытии колец Сатурна. Поначалу это образование считалось уникальным, но потом оказалось, что кольца, хотя и не такие мощные, есть у всех планет-гигантов. А вот у планет земной группы ничего подобного не наблюдается. Американские ученые П.Фосетт (P.Fawcett; Университет Нью-Мексико) и М.Бослоу (M.Boslough; Национальная лаборатория Сандиа) считают, что так было не всегда. По их мнению, около 35 млн. лет назад Земля на несколько сот тысяч лет могла украситься собственным кольцом. Правда, механизм его возникновения был иным, чем у планет-гигантов: кольцо Земли возникло не из-за разрушения близкого спутника приливными силами; наиболее вероятный сценарий его появления - скользящее столкновение с крупным астероидом.
Хорошо известно, что на протяжении своего существования Земля неоднократно подвергалась ударам комет и астероидов. Теоретические и лабораторные исследования говорят о том, что при особенно сильных ударах вещество может выбрасываться обратно в космическое пространство. Особенно легко это происходит при скользящем столкновении, когда значительная часть обломков рикошетом вылетает в атмосферу, получив от взрыва на месте падения дополнительное ускорение. Вырвавшись в околоземное пространство, обломки вскоре собираются в одной плоскости благодаря тому же механизму, который привел к образованию колец у Сатурна и других планет-гигантов. Под воздействием лунного притяжения и экваториального вздутия Земли такое кольцо, вероятнее всего, сформировалось бы вблизи экваториальной плоскости и могло просуществовать около миллиона лет.
Гипотеза о земном кольце понадобилась Бослоу и Фосетту для объяснения данных о падении на нашу планету около 35 млн лет назад крупного астероида, вслед за чем последовало длительное охлаждение атмосферы. Нечто подобное случилось и 65 млн лет назад, когда столкновение Земли с астероидом привело к выбросу в атмосферу огромного количества пыли. Непрозрачность атмосферы вызвала похолодание на поверхности планеты, которое длилось до нескольких десятков тысяч лет. Именно в это время, как полагают, вымерли динозавры. После столкновения, исследованного Бослоу и Фосеттом, похолодание было не столь сильным, но длилось более 100 тыс. лет. Глобальным запылением атмосферы такое длительное падение температуры не объяснить, и потому ученые предположили, что в данном случае сокращение инсоляции было вызвано более устойчивым “противосолнечным фильтром” - кольцом, тень от которого на протяжении этого времени падала на тропические регионы Земли.
Чтобы проверить свою теорию, ученые смоделировали земной климат, “поместив” возле планеты непрозрачное кольцо, подобное сатурнианскому кольцу В, уменьшив его до земного масштаба. Использованная ими климатическая модель “Genesis” разработана Национальным центром атмосферных исследований США. Результаты моделирования подтвердили, что временное сокращение инсоляции в тропиках и субтропиках действительно приводит к значительному глобальному похолоданию, масштабы и длительность которого согласуются с геологическими данными.
ФизикаJournal of Geophysical Research (Atmospheres). 2002. V.107. №D15. P.ACL 2-1 (США).
Причина аномальной сверхпроводимости MgB2
Американские ученые из Университета штата Калифорния в Беркли и Национальной лаборатории Лоуренса (там же) подвели теоретическую базу под многочисленные аномалии характеристик диборида магния (См.: Открыта сверхпроводимость в MgB2 при 39 K // Природа. 2001. №8. С.83 - 84) - сверхпроводника, обладающего рекордной для бинарных соединений критической температурой
Tc = 39 К, и доказали, что экспериментальные свидетельства наличия в этом соединении двух сверхпроводящих щелей не артефакт (Choi H.J. et al. // Nature. 2002. V.418. P.758). Одна из щелей (бОльшая по величине) соответствует значению Tc1 = 45 К, а другая (меньшая) - Tc2 = 15 К; результирующая Tc оказывается в промежутке между Tc1 и Tc2. Именно двухщелевой спектр и служит причиной аномалий. Так, большую (не экспоненциально малую) удельную теплоемкость при T ~ 10 К << Tc можно объяснить низкоэнергетическими возбуждениями над второй, меньшей по величине, сверхпроводящей щелью.Интересно, что в начале 80-х годов, когда природа высокотемпературной сверхпроводимости казалась хорошо понятой, поиск новых сверхпроводников с высокой Tc (по тогдашним меркам - около 20 К) велся на основе трех критериев: большой концентрации носителей заряда, наличия незаполненной d-оболочки и кубической симметрии кристалла (Pickett W. // Nature. 2002. V.418. P.733). Но медные сверхпроводники, открытые в 1986 г., не удовлетворяли ни одному из этих критериев, хотя их Tc почти на порядок больше максимально ожидавшейся. Обнаружение в 2001 г. простого интерметаллического соединения MgB2 сломало стереотипы, сложившиеся после открытия высокотемпературной сверхпроводимости. Единственное, что сейчас можно уверенно сказать, - это то, что новые сверхпроводники будут найдены там, где их меньше всего ожидают обнаружить.
ТехникаЛазер-манипулятор
Сотрудники Осакского университета (Япония) освоили новую ступень в манипулировании микрообъектами с помощью лазерного “пинцета” - перемещение в растворе, размещение и бесклеевое закрепление наночастиц золота на стеклянной подложке. Коллоид с частицами золота диаметром ~80 нм, находящимися в этиленгликоле (концентрация ~2.2·109 частиц/мл), показывал полосу сильного поглощения в инфракрасной области спектра. Использовались два лазера: один с длиной волны 1064 нм - для захвата частиц, другой, импульсный (длина волны 355 нм, длительность импульсов 6 нс, частота их следования ~5 Гц), - для их закрепления.
Исследования с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ) показали, что при минимальной мощности 3.2 мВт частица золота хаотично двигалась по участку площадью ~1 мкм2, но иногда выпадала из удерживающей ее потенциальной ямы. Устойчивый трехмерный захват происходил при мощности і10 мВт. В экспериментах по закреплению частиц на поверхности были определены пороговая мощность (~36 мВт) и время действия (~5 с). При плотности энергии потока 32 мДж/см2 частицы уже фиксируются и струей воды при извлечении подложек не смываются.
При потоках плотностью 46, 80 и 160 мДж/см2 наблюдалось различное состояние наночастиц - от закрепления без изменения морфологии до распада и получения россыпи частиц размерами 10 - 40 нм на площади 200ґ200 нм2. Это можно объяснить подъемом температуры наночастиц, происходящим в результате преобразования поглощенной энергии в тепловую до частичного плавления.АСМ-изображение золотых наночастиц,
закрепленных на стеклянной подложке по заданному рисунку.
Масштаб по осям: x, y - 1 мкм/деление, z - 200 нм/деление.
АСМ-изображение золотых наночастиц,
закрепленных после воздействия потоков
плотностью 46 (а), 80 (б, в) и 160 мДж/см2 (г).
Масштаб по осям: x, y - 100 нм/деление, z - 200 нм/деление.БиологияApplied Physics Letters. 2002. V.80(3). P.482 - 484;
http://perst.isssph.kiae.ru/inform/perst/Стрессы и размножение ящериц
Многие интимные аспекты биологии размножения у пресмыкающихся пока исследованы гораздо хуже, чем у млекопитающих. Поэтому особенно интересны результаты экспериментов, проведенных индийскими учеными (Ganesh C.B., Yajurvedi H.N. // J. Experimental Zoology. 2002. V.292. №7. P.640 - 648). Они проверяли, как стрессы влияют на созревание половых продуктов у самок сцинковой ящерицы мабуи (Mabuya carinata).
Ящериц отлавливали в природе в тот период, когда у них начинают созревать фолликулы, а затем содержали в лаборатории. При этом одна часть жила в благоприятных условиях, а каждую ящерицу из другой группы по пять раз в день беспокоили - либо брали в руки, либо пугали шумом или резкими движениями. Таким образом, ящерицы второй группы ежедневно подвергались стрессу. После этого сравнили состояние половых продуктов у мабуй обеих групп: у подвергавшихся воздействию стресса особей образовалось достоверно меньше фолликулов и овоцитов.
Исследователи провели еще один эксперимент. На этот раз развитие половых продуктов стимулировали гонадотропином. В норме он вызывает созревание фолликулов в неурочное время. Но на ящериц, подвергшихся стрессу, гонадотропин не оказал стимулирующего воздействия. Авторы предполагают, что стресс подавляет выработку стероидных гормонов, а это нарушает процесс развития половых продуктов.
Следовательно, стресс может оказывать серьезное негативное влияние на размножение ящериц. Особенно при содержании в неволе и в местообитаниях, подвергающихся постоянному воздействию человека.
Охрана природы© Д.В.Семенов,
кандидат биологических наук
МоскваПерспектива попадания вида в Красную книгу предсказуема!
Традиционно Красные книги - списки видов животных и растений, находящихся под угрозой вымирания и поэтому нуждающихся в особой защите, - составляются коллективом квалифицированных специалистов на основании экспертных оценок. Учитывается общая численность особей вида, размер его ареала, угроза фатального сокращения численности вследствие деятельности человека (промысла, разрушения мест обитания, подрыва кормовой базы и т.п.), а также множество других обстоятельств. Решение о включении того или иного вида (или подвида) в Красную книгу в значительной мере субъективно, хотя и принимается на основе безусловно объективных показателей.
Вскоре такое положение может измениться. Дело в том, что сотрудник кафедры общей экологии биологического факультета Московского государственного университета им.М.В.Ломоносова Л.В.Полищук впервые в мировой практике обнаружил строго измеряемые количественные характеристики видов, достоверно предсказывающие вероятность их включения в Красную книгу. Материалом послужили данные, собранные в основном в отечественной литературе (использовано более 130 работ) для 90 видов млекопитающих из состава фауны бывшего СССР, 25 из которых занесены в Красную книгу. Рассчитав для каждого вида отношение годовой рождаемости, точнее - средней годовой плодовитости, которая выражена как отношение числа дочерей, произведенных самкой за год (B), к годовой смертности взрослых особей (M), Полищук расположил все 90 видов в порядке убывания величины B/M. Самыми первыми в этом списке оказались заяц-беляк, кролик, степной хорек, заяц-русак (значения B/M равны соответственно: 15.20, 13.68, 13.03, 11.40), а самыми последними - калан, кабарга, зубр и архар (соответствующие величины B/M - 0.98, 1.13, 1.21, 1.22) (Polishchuk L.V. // Журн. общ. биологии. 2002. Т.63. №2. С.99 - 111). Около каждого вида указано, включен или не включен он в “Красную книгу СССР”. Даже простого просмотра списка достаточно, чтобы увидеть, что вначале перечислены “благополучные” виды, затем все чаще попадаются виды, внесенные в Красную книгу, а последние двадцать - почти все “краснокнижные”. Если же разбить весь список на шесть (в другом варианте - на девять) равных по объему групп так, что первой идет группа с самыми высокими значениями B/M, а последней - с самыми низкими, то окажется, что доля “краснокнижных” видов закономерно возрастает от группы к группе. Таким образом, вероятность включения вида в Красную книгу отрицательно коррелирует с величиной B/M.
Полищук показал также, что использованное им отношение годовой плодовитости к смертности взрослых особей на самом деле отражает свойственный данному виду животных размах колебаний численности. “Краснокнижные” оказались видами, для которых характерна, как ни странно, довольно стабильная численность. Наоборот, сильные колебания численности присущи прежде всего видам с большим отношением B/M, т.е. в Красную книгу, как правило, не попадающим. Очевидно, подобные колебания им не страшны вследствие очень высокого потенциала размножения. Использованная величина B/M одновременно представляет собой меру скорости роста и соответствует количеству потомков, произведенных самкой за всю ее жизнь. Именно необычайно низкая скорость размножения “краснокнижных” видов и делает их особо уязвимыми. Продолжая поиск наиболее адекватного выражения взаимосвязи между разными параметрами жизненного цикла млекопитающих и вероятностью попадания тех или иных видов в Красную книгу, Полищук убедился (Polishchuk L.V. // Science. 2002. V.297. P.112), что для наиболее точного предсказания достаточно знать лишь среднее число дочерей, производимых самкой за год. При этом критической величиной для попадания в разряд “краснокнижных” оказывается величина годовой плодовитости, равная 2.9 дочерям на взрослую самку за год. Если она меньше, то вид с высокой вероятностью окажется в Красной книге, и чем ниже эта величина, тем больше такая вероятность. Но если годовая плодовитость больше 2.9 дочерей на самку, то такой вид скорее всего не относится к “краснокнижным”.
Геология© А.М.Гиляров,
доктор биологических наук
МоскваКак крошатся горы?
Метод определения возраста горной породы с использованием космогенных факторов опирается на то, что частицы космических лучей, постоянно бомбардирующих нашу планету, сталкиваются с атомными ядрами и при этом с некоторой вероятностью образуются радионуклиды 10Be и 26Al, которые затем осаждаются на земную поверхность. Накопление нуклидов в основном ограничено верхним полуметровым слоем, и с глубиной их концентрация экспоненциально падает. Чем дольше тот или иной фрагмент породы лежит на поверхности, тем больше в нем накапливается радионуклидов.
В 1985 г. Д.Лал и Дж.Арнолд (D.Lal, D.Arnold; Университет штата Калифорния в Сан-Диего) обратили внимание геологов и геоморфологов на тот факт, что концентрация радионуклидов в осадках должна соответствовать степени интенсивности эрозии той породы, которая их вмещает. По мере выветривания лежащие под поверхностью материалы постепенно обнажаются, и чем медленнее идет эрозия, тем значительнее количество накапливающихся нуклидов.
В середине 90-х годов три независимо работавшие группы исследователей проверили это на практике и показали, что скорость эрозии можно определять на водораздельных участках и значительных площадях речного водосбора по концентрации космогенных нуклидов в богатых кварцем породах, образцы которых взяты из осадков по берегам рек.
Смывание осадочных пород в низины обычно идет очень быстро, так что воздействие космических лучей за это время пренебрежимо мало по сравнению со значительно более длительным периодом, когда материал лежал на поверхности или неглубоко под нею. Продолжительность времени обнажения различных образцов находится в пределах 1 тыс. - 100 тыс. лет.
Особый энтузиазм новая методика вызвала у геоморфологов: именно в этот промежуток времени эрозия сформировала значительную часть современных ландшафтов. Первым методику начал применять Дж.Кирхнер (J.Kirchner; Университет штата Калифорния в Беркли), сделав объектом исследований долины небольших рек в центральной части штата Айдахо. Собранные там образцы гальки, песка, почвы подвергаются сепарации, дроблению, кипячению в фосфорной, затем во фтористой кислоте и наконец превращаются в мелкие порошкообразные частицы; их изучают в Национальной лаборатории им.Э.Лоуренса в Ливерморе (Калифорния) на ускорительном масс-спектрометре, который может выявить даже пять атомов из 10 трлн (1016), хотя обычная их концентрация не превышает 1 - 10 частей на 1 трлн. Важно и то обстоятельство, что стоимость метода высока (“превращение” образца в одну из точек на графике обходится примерно в 1 тыс. долл.). Тем не менее “овчинка стоит выделки”.
Первые же результаты оказались неожиданными. Группа Кирхнера, собрав образцы осадочных пород по берегам горных ручьев на 37 водосборных площадях в штате Айдахо, обнаружила, что скорость эрозии за последние 5 - 27 тыс. лет в среднем превышала современную в 17 раз! По мнению исследователей, такое различие могло быть вызвано некими катастрофическими явлениями, скажем лесным или степным пожаром, за которым следовало сильное наводнение. Важный практический вывод Кирхнера: инженеры и строители сильно преувеличивают время, приходящееся на разрушение молодых горных склонов и заполнение водных бассейнов обломочными и осадочными породами. Существен подобный вывод также и для палеонтологов и палеоантропологов.
Всего десятилетие назад многие геологи считали, что по мере потепления и увлажнения климата эрозия и химическое выветривание (химическое разложение почвы и скальных пород) должны ускоряться. Однако это утверждение оспаривает геоморфолог К.Рибе (C.Riebe; Университет штата Калифорния в Беркли). Исследовав семь различных местностей в горах Сьерра-Невада (Калифорния), он установил, что эрозия и выветривание обычно идут параллельно, но климатические условия влияют на них весьма слабо. Наибольшей интенсивности эрозия достигает на крутых склонах вблизи разломов земной коры или в районе речных каньонов. Это свидетельствует о ведущей роли в процессах эрозии и выветривания не климатических факторов, а тектонической активности.
ОкеанологияScience. 2002. V.295. №5553. P.256 (США).
Прогноз Эль-Ниньо удался
В самом начале 2002 г. группа океанологов и климатологов во главе с В.Коуски (Центр прогнозов климата при Национальной метеослужбе США в Кемп-Спрингсе) предсказала очередное возобновление Эль-Ниньо в тропической части Тихого океана через 3 - 6 мес.
К настоящему времени попытки прогноза этого явления, приводящего к глобальным метеорологическим последствиям, позволили накопить определенный опыт, включая как успехи, так и полные неудачи. Еще в 60-е - начале 70-х годов база наблюдательных данных была столь скудной, что для специалистов даже весьма интенсивное Эль-Ниньо могло начаться совершенно неожиданно во время Рождества (обычный период его зарождения).
Впервые довольно простая модель, описывающая систему ветров и течений в тропической Пацифике, была построена в 1986 г., и соответствующее потепление было тогда удачно предсказано. Но радость метеорологов оказалась недолгой: последующие прогнозы никак не оправдывались. И только в 1997 г. сверхмощное Эль-Ниньо было уже ожидаемым, хотя и с малой заблаговременностью и значительной недооценкой его интенсивности. На этот раз климатологи оказались во всеоружии. Несмотря на то что в течение четырех лет цикличность явления была нарушена (Эль-Ниньо никак себя не проявляло), специалисты отважились “назначить” его на середину 2002 г. В основу прогноза была заложена информация, полученная со всех акваторий Пацифики - с борта судов, метеобуев, от станций, расположенных на различных океанических островах, а также со спутников. Этот массив данных был обработан с помощью более десятка математических моделей. Осенью 2001 г., когда в большинстве тропических акваторий Тихого океана температура еще была близка к норме, участники исследований стали осторожно говорить о тенденции к потеплению, которая может продлиться и в 2002 г. И это - несмотря на колебания температуры от месяца к месяцу между нормой и лишь слабым ее повышением. Тем не менее уже 9 января руководство группы решилось опубликовать уверенный прогноз возвращения Эль-Ниньо через 3 - 6 мес.
Однако ответить, будет ли интенсивность Эль-Ниньо умеренной или же достигнет максимальной силы, пока еще не представляется возможным. По состоянию на конец июля 2002 г. температура поверхности воды и прилегающего к ней слоя атмосферы превышала норму на 0.5°С (в среднем за 3 мес). Этого достаточно, чтобы считать Эль-Ниньо наступившим, но вряд ли способным на сей раз побить собственные рекорды.
КлиматологияScience. 2002. V.297. №5581. P.497 (США);
www.cpc.ncep.noaa.gov/products/analysis_monitoring/enso_advisory/index.htmlМуссоны: вчера, сегодня, завтра
В зоне муссонов - сезонной системе ветров с обильными осадками, от которых зависит не только урожай, но иной раз и наводнение, - проживает более миллиарда людей, населяющих Индию и прилегающие страны (в том числе Бангладеш, КНР, Вьетнам и др.). С глубокой древности эти ветры постоянного направления использовались местными мореплавателями, пересекавшими на примитивных парусных судах Красное, Аравийское моря и даже северную часть Индийского океана.
В наше время специалисты научились реконструировать многие долгосрочные изменения отдельных климатических факторов, которые приводят к крупномасштабным погодным явлениям, например, динамику температуры морских поверхностных вод. Это дало возможность с большей или меньшей оправдываемостью прогнозировать, скажем, Эль-Ниньо - Южную осцилляцию или Северо-Атлантическую осцилляцию, по которым имеется обширный ряд наблюдений. Для других же крупных климатических систем, в том числе муссонной, подобные данные пока недостаточны для предсказаний.
Американские палеоклиматологи Д.Андерсон и Дж.Т.Оверпек (D.Anderson, J.T.Overpeek) и индийский геолог А.К.Гупта (A.K.Gupta) заполнили информационный пробел в сведениях о десятилетней и вековой изменчивости муссонов за последнее тысячелетие. “Летописью” состояния северной и северо-западной акваторий Индийского океана, а также Аравийского моря в период с 1000 по 1986 г. стали для исследователей донные отложения фораминифер Globigerina balloides, чьи известковые раковины сохраняются в течение длительного времени. Эти морские организмы в зависимости от температуры водной среды то бурно размножаются, то сильно сокращаются в численности и тем самым служат подобием “палеотермометра”. Особенно интересным оказалось обнаружившееся усиление муссонов во время так называемого Малого ледникового периода, когда приблизительно с 1550 по 1850 г. в Северном полушарии отмечалось существенное похолодание. Показательным был также анализ истекшего столетия, когда на климат в глобальном масштабе началось антропогенное воздействие.
Авторы указывают на связь между ослаблением муссонов и похолоданием в Евразии и Северной Атлантике. Считая, что крупномасштабное региональное снижение температур во время Малого ледникового периода повлияло на муссонную систему, они предупреждают об опасности приписывать ее незначительную интенсивность единственно изменению инсоляции на Тибетское плато.
Однозначных свидетельств, что муссоны имели большую силу в период средневекового потепления (около 1000 - 1350 гг.), нет. Однако они были более интенсивными, чем в начале Малого ледникового периода. Так, китайский палинолог К.Б.Лю (K.B.Liu) с соавторами показал, что, судя по пыльце наземных растений, произраставших в Китае и Тибете в эпоху средневекового потепления, осадки там были весьма обильными, а это - результат усиления муссонов.
Андерсон и его коллеги утверждают, что муссонная активность в Юго-Западной Азии в масштабах десятилетий - столетия диктуется колебаниями температуры в Северном полушарии. Это мнение приобретает особую значимость в свете глобального потепления. Построенный ими график муссонной активности достаточно отчетливо повторяет ход температур в Северном полушарии, включая и рост интенсивности ветров, наблюдавшийся в минувшее столетие.
В конце XIX в. резкое ослабление муссонной активности привело к катастрофической засухе и голоду в Индостане. Не меньшей угрозой может теперь оказаться и усиление муссонов, следующее за глобальным потеплением: излишние осадки вызывают наводнения и эрозию почв, что в странах с преобладающим сельским населением чревато значительными потерями. Работа Андерсона в значительной мере проясняет причинно-следственные связи, стоящие за подобными событиями.
КлиматологияScience. 2002. V.297. №5581. P.528, 596 (США).
Климат Австралии и парниковый эффект
Сотрудники Отдела атмосферных исследований Австралийского управления науки и техники в Аспендейле В.Кай и П.Уэттон (W.Cai, P.Whetton) проследили статистическую зависимость изменений глобального климата от увеличения концентрации парниковых газов в воздушном пространстве различных регионов Земли. Компьютерные модели показали, что причиной повышения температуры поверхностного слоя воды в восточной акватории Тихого океана, у побережий Северной и Центральной Америки, наблюдавшегося в середине 70-х годов (в среднем на 0.8°С по сравнению с первой половиной XX в.) и вызванного вторжением теплых вод из высоких широт, мог быть рост концентрации парниковых газов в атмосфере Северного полушария.
Потепления в восточной части экваториальной зоны Тихого океана обычно связывают с явлением Эль-Ниньо, повторяющимся с интервалами от двух до семи лет. В Австралии, особенно на востоке и юге континента, в это время резко уменьшается количество осадков. По прогнозу исследователей, периодичность эпизодов Эль-Ниньо останется прежней, но сами они станут интенсивнее. Этот вывод совпадает с общим прогнозом, согласно которому в ближайшие 100 лет климат большой части материка станет теплее и засушливее.
ГляциологияAtmosphere. 2002. №12. P.4 (Австралия).
Ледники Аляски сокращаются
Показания лазерной высотомерной аэросъемки 67 ледников Аляски, проводившейся многократно в период между серединой 1950-х и серединой 1990-х годов, анализировали Э.А.Арендт (A.A.Arendt) и его коллеги из Геофизического института при Университете штата Аляска в Фэрбенксе (США). Установлено, что за это время толщина ледникового покрова сокращалась в среднем на 0.52 м/год. Если экстраполировать эту величину на все аляскинское оледенение, то следует считать: общий его объем в водном эквиваленте ежегодно уменьшался примерно на 52(±15) км3, а поступление талых вод приводило к подъему уровня Мирового океана на 0.14±0.04 мм/год.
Как показали повторные съемки 28 ледников, произведенные с середины 1990-х по 2001 г., процесс их таяния ускорился до 1.8 мм/год. Это позволяет полагать, что в последнее десятилетие ледники Аляски ежегодно теряли слой льда толщиной 0.27±0.1 мм, т.е. около 35 км3; это почти вдвое превышает предполагаемый объем льда, ежегодно теряемого великим Гренландским ледниковым щитом.
Таким образом, предыдущие оценки значительно недооценивали вклад ледников Аляски в подъем океанического зеркала Земли.
АрхеологияProceedings of the US National Academy of Sciences. 2002. V.99. P.6550.
Заговорит ли библиотека Ашшурбанипала?
На севере Ирака, в верховьях р.Тигр, находится г.Мосул; неподалеку от него располагалась Ниневия - столица Ассирии в VIII - VII вв. до н.э. В середине VII в. до н.э. страной правил царь Ашшурбанипал, прославившийся не только военными победами, но и собранной им крупнейшей для того времени библиотекой: она насчитывала более 1 млн глиняных табличек с клинописными текстами, которые хранили сведения о религиозных ритуалах, экономических и дипломатических связях с соседними государствами, военных походах и победах над Египтом, а также содержали зачатки художественной литературы. В их числе - знаменитый эпос о Гильгамеше и рассказ о наводнении в Шумере, перекликающийся с библейским повествованием о Всемирном потопе.
После смерти Ашшурбанипала Ассирия была разгромлена мидянами и вавилонянами. Многие глиняные таблички все же сохранились, но два с половиной тысячелетия были скрыты от людских глаз. Лишь в 1849 г. эти драгоценные страницы древнейшей истории и культуры человечества были обнаружены британскими археологами. Часть табличек перевезли в Лондон, где есть специалисты по их расшифровке и условия для хранения, однако в Иракском национальном музее (Багдад) находится еще около 70 тыс. каталогизированных глиняных “книг”, да еще примерно столько же лежит на полках запасника, и пока ученые к ним даже не прикоснулись. Однако возникла надежда, что дело изменится к лучшему (cм. также: Сокровища Ассирии заговорят по-новому // Природа. 2002. №5. С.18 - 19.). Принято решение о создании музея и исследовательского института неподалеку от развалин крепостной стены древней Ниневии. Здесь будут хранить и изучать глиняные документы - как оригиналы, так и копии, предоставленные музеями других стран. Поблизости расположатся библиотека с книгами по археологии и древней истории Ближнего Востока, редакционно-издательский и типографский отделы института, а также компьютерный терминал, связанный с аналогичными учреждениями мира (это очень важно для иракских исследователей, десятилетиями оторванных от своих зарубежных коллег), и дома для иностранных ассирологов. Должны развернуться также новые раскопки Ниневии и еще более древней, первой столицы страны - г.Ашшура (ныне руины Калъат-Шаргат), где ученые надеются обнаружить почти нетронутые сокровища.
Однако нужно спешить: на р.Тигр возводится плотина, и поднятые ею воды неизбежно затопят часть исторических земель, включая почти весь Ашшур и десятки более мелких пунктов, населенных тысячелетия назад. Через пять лет, к моменту окончательного заполнения водохранилища, все археологические работы должны быть завершены.
Science. 2002. V.296. №5569. P.834 (США).
КОРОТКОЛюбители водных видов спорта могут теперь не опасаться акульих атак. Австралийская фирма “Sea Change” разработала электронный прибор, который создает вокруг человека электрическое поле, воздействующее на центральную нервную систему морской хищницы. Чувствительные рецепторы, расположенные на уровне ее рыла, воспринимают разряды, и акула по мере приближения к устройству испытывает все более и более невыносимые спазмы мышц. Прибор успешно испытан в прибрежных водах Австралии и Южной Африки.
Sciences et Avenir. 2002. №663. P.14 (Франция).
Запуск китайского пилотируемого космического корабля намечен на 2003 г., но сначала предстоит запустить похожий беспилотный (третий по счету) корабль под названием “ShenZhou”. В ходе подготовительных работ китайские инженеры построили в Намибии (Юго-Западная Африка) станцию слежения, телеметрии и руководства полетом “ТТ+С” - именно в этом районе должны идти на посадку космические аппараты.
Началась реализация грандиозного проекта по созданию списка видов земной биоты. Его осуществление займет 25 лет, финансовые расходы оцениваются в 3 - 5 млрд евро. Предстоит свести воедино на общей основе уже существующие огромные массивы информации, а также включить новые находки. К участию в проекте приглашаются не только специалисты, но и любители-натуралисты всего мира (адрес в Интернете: www.all-species.org).Spaceflight. 2002. V.44. №1. P.15 (Великобритания).
Чень Дайянь (Chen Daiyan; Политехнический университет провинции Гуйчжоу, КНР) в конце 1980-х годов открыл в уезде Синжэнь (провинция Гуйчжоу, юг КНР) единственное в мире месторождение красной таллиевой руды, состоящей из водных сульфатов таллия - таллий-алюминиевых квасцов. Недавно комиссия Международной минералогической ассоциации утвердила открытие нового минерала.Terre Sauvage. 2002. №170. P.24 (Франция).
Д.Лавли (D.Lovley; Массачусетсский университет, США) предложил использовать для электропитания стационарных океанографических приборов батарею с двумя электродами, один из которых погружается в донные осадки, а другой омывается океанской водой. Разность потенциалов образуется в результате окисления осадков вокруг анода бактериями Desulfuromonas acetoxidaes. Батарея может работать несколько лет, обеспечивая током приборы на любых глубинах.China Science and Technology Newsletter. 2002. №301. P.4 (КНР).
В США модельер Р.Хоффман (R.Hoffman) впервые в мире разработала технологию изготовления высококачественной пряжи из шерсти бизонов: разделяют различные типы шерсти животных, а затем вырабатывают из них нити, которые промывают и высушивают при высокой температуре - пряжа становится почти такой же мягкой, как кашемир. По мнению Хоффман, новые возможности использования шерсти бизонов благоприятно отразятся на численности животных.Sciences et Avenir. 2002. №666. P.18 (Франция).
Биолог Ш.Мак-Кенна (Sh.McKenna) с группой сотрудников ассоциации “Conservation International” три недели работали над составлением списка видов морской флоры и фауны о.Мадагаскар. За это время они открыли девять новых видов кораллов и три - рыб, относящихся к семейству помацентровых (Pomacentrides). Такое число находок - сильный аргумент в пользу необходимости усилий по сохранению биоразнообразия не только наземной, но и морской биоты крупнейшего острова Индийского океана.Science et Vie. 2002. №1020. P.40 (Франция).
Terre Sauvage. 2002. №174. P.23 (Франция).
НОВЫЕ КНИГИМатематика
В.Е.Незайкинский, Б.Ю.Стернин, В.Е.Шаталов. МЕТОДЫ НЕКОММУТАТИВНОГО АНАЛИЗА. Пер. с англ. авторов. М.: Техносфера, 2002. 336 с. (Из сер. “Мир математики”.)
Некоммутативный анализ, или исчисление функций некоммутирующих операторов, стал одним из основных инструментов современной математики. В самом деле, теория дифференциальных и псевдодифференциальных операторов, различные задачи алгебры, функционального анализа и теоретической физики связаны с функциями некоммутирующих операторов.
До сих пор не существовало простого изложения некоммутативного анализа, которое, с одной стороны, могло бы служить введением в предмет и было бы понятным неспециалистам, а с другой, содержало бы достаточное количество простых примеров из математики и физики и давало бы в руки исследователей новый мощный и, что очень важно, унифицированный аппарат исследования.
Книга заполняет этот пробел и может служить хорошим учебным пособием по овладению новым и мощным средством математики.
Некоммутативный анализ дает новый взгляд как на традиционные, так и на современные математические и физические дисциплины: теорию представлений и операторов, уравнение Янга - Бакстера и многие другие.
Ботаника
А.С.Зернов. ОПРЕДЕЛИТЕЛЬ СОСУДИСТЫХ РАСТЕНИЙ СЕВЕРА РОССИЙСКОГО ПРИЧЕРНОМОРЬЯ. Отв. ред. А.Г.Еленевский. М.: Т-во научных изданий КМК, 2002. 283 с.
За более чем 200-летний период изучения флоры Кавказа было написано немало “Флор” и “Определителей”, так или иначе затрагивающих север Российского Причерноморья.
Новый иллюстрированный определитель охватывает юг Краснодарского края (части Анапского, Новороссийского, Геленджикского и Туапсинского районов). С севера и северо-востока территория ограничена Главным Кавказским хребтом (по линии водораздела), с юга и юго-запада Черноморским побережьем (северо-западная граница проходит по р.Анапка, юго-восточная по р.Туапсе).
Построение книги в целом традиционное и вряд ли нуждается в комментариях. Дихотомические ключи позволяют последовательно прийти к семейству, роду и виду. Имеется краткий словарь терминов. В определительные таблицы включено около 1500 видов из 128 семейств. Почти все они - дикорастущие растения (аборигенные или адвентивные); из культивируемых вошли лишь самые распространенные. Дано описание новой разновидности лещины - C.avellana var.macrotruncus A.Zernov.
Палеонтология
Л.В.Огиенко, С.Ю.Гарина. СТРАТИГРАФИЯ И ТРИЛОБИТЫ КЕМБРИЯ СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ. М.: Научный мир, 2002. 380 с.
В книге описаны биостратиграфические исследования отдельных разрезов из двух структурно-фациальных регионов Сибирской платформы. Первый - Турухано-Иркутско-Олекминский - расположен в южной оконечности этой платформы и охватывает площадь Иркутского амфитеатра с предгорными участками Присаянья, Западного Прибайкалья, Байкало-Патомского нагорья, Приленской возвышенности, а также прилегающий Ботуобинский участок. Второй - Анабаро-Синский - представляет собой характерную зону рифогенно-барьерных осадков из разрезов переходного типа, которые находятся в пределах Далдыно-Алакитского алмазоносного района центральной части Сибирской платформы.
Перед исследователями стояла задача изучить трилобиты раннего, среднего и позднего кембрия, усовершенствовать местные биостратиграфические схемы, чтобы получить качественную основу для создания легенд к государственным геологическим картам среднего и крупного масштаба, что необходимо для проведения глубинного структурно-геологического картирования при алмазопоисковых работах в Юго-Западной Якутии.
Все это вписывается в рамки отраслевой программы “Стратиграфия и палеонтология России”, основной целью которой стало усовершенствование стратиграфической основы серийных легенд для создания качественных карт нового поколения.
История науки
РОССИЙСКАЯ НАУКА: ДОРОГА ЖИЗНИ. Сборник научно-популярных статей. Под ред. В.П.Скулачева; Отв. ред. А.В.Бялко. М.: Октопус; Природа, 2002. 416 с.
Прошел очередной конкурс научно-популярных статей, написанных держателями грантов Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) и опубликованных в новом сборнике. Число поданных на конкурс работ - 102, а победителей - 41. Среди лауреатов - два академика РАН, один действительный член Академии водохозяйственных наук, три члена-корреспондента РАН, причем один из них - советник Российской академии наук. Большинство руководителей проектов имеют степень доктора наук, девять - кандидата. Как и в прошлые конкурсы, основное количество работ выполнено в Москве, из них в Московском государственном университете им.М.В.Ломоносова - 12, в академических институтах - 15. Представлены математика и практически все разделы естественных наук: механика, физика, астрономия, химия, биология, науки о Земле и науки об обществе.
В заглавии сборника заложен особый смысл: для российских ученых тяжкая година непременно когда-нибудь закончится, а сама наука проложит дорогу из кризиса всей стране.
История науки
В.А.Маркин. НЕИЗВЕСТНЫЙ КРОПОТКИН. М.: ОЛМА-ПРЕСС, 2002. 446 с.
Петр Алексеевич Кропоткин (1842 - 1921) - ученый-энциклопедист, философ, путешественник-первооткрыватель, один из старейших в России революционеров, автор первой народнической программы и теоретик анархизма. Он же - потомственный князь, да еще из самого древнего рода Рюриковичей. Кропоткин написал множество работ по географии (например, “Исследования о ледниковом периоде”); труды по геологии, биологии, философии, экономике, педагогике; все касающиеся России статьи для Британской энциклопедии.
Кропоткин проповедовал идеи существования общества без принуждения и насилия, где взаимная помощь возникает как фактор эволюции. Он предсказал неизбежность установления диктатуры после революции 1917 г. и решительно возражал в письмах к Ленину против организованного большевиками красного террора.
Там, где он прошел сам или куда проникла его мысль, остались географические названия: горный хребет Кропоткина на юге Патомского нагорья в Восточной Сибири, вулкан Кропоткина в Саянах, ледники на трех арктических архипелагах - Шпицбергене, Земле Франца-Иосифа и Северной Земле, наконец, гора в Антарктиде.
Многие идеи Петра Алексеевича оказались созвучны нашему времени. В основу книги положены факты из его биографии, рассмотренные на фоне исторических событий, которые происходили в России.
