МОНТАЖ (франц. montage - подъём установка, сборка, от monter - поднимать), сборка и установка сооружений конструкций, технологического оборудования агрегатов, машин (см. Сборка машин, аппаратов, приборов и др. устройств и готовых частей и элементов.
МОНТАЖ в строительстве - основной производственный процесс, выполняемый при возведении зданий и сооружений или и реконструкции, в результате которого устанавливают в проектное положение строительные конструкции, инженерное технологическое оборудование и др. МОНТАЖ технологического оборудования включает также присоединение его к источникам энергоснабжения системам очистки и удаления отходов оснащение приборами, средствами автоматизации и контроля.
СТРОИТЕЛЬНО-МОНТАЖНЫЕ ОРГАНИЗАЦИИ в СССР, организационно обособленные производственно-хозяйственные единицы, основным видом деятельности которых является строительство новых, реконструкция, капитальный ремонт и расширение действующих объектов (предприятий, их отдельных очередей, пусковых комплексов, зданий, сооружений), а также монтаж оборудовани я. К государственным СТРОИТЕЛЬНО-МОНТАЖНЫМ ОРГАНИЗАЦИЯМ относятся строительные и монтажные тресты (тресты-площадки, тресты гор. типа, территориальные, союзные специализированные тресты); домостроительные, заводостроительные и сельские строительные комбинаты; строительные, (монтажные) управления и приравненные к ним организации (напр., передвижные механизированные колонны, строительно-монтажные поезда и др.).
ПРОЕКТИРОВАНИЕ (от лат. projectus, буквально - брошенный вперёд), процесс создания проекта - прототипа, прообраза предполагаемого или возможного объекта, состояния. Различают этапы и стадии ПРОЕКТИРОВАНИЯ, характеризующиеся определённой спецификой. Предметная область ПРОЕКТИРОВАНИЯ постоянно расширяется. Наряду с традиционными видами ПРОЕКТИРОВАНИЯ (архитектурно-строительным, машиностроительным, технологическим и др.) начали складываться самостоятельные направления ПРОЕКТИРОВАНИЯ человеко-машинных систем (решающих, познающих, эвристических, прогнозирующих, планирующих, управляющих и т. п.) (см. Система "человек и машина"), трудовых процессов, организаций, экологическое, социальное, инженерно-психологич., генетическое ПРОЕКТИРОВАНИЕ и др. Наряду с дифференциацией ПРОЕКТИРОВАНИЯ идёт процесс его интеграции на основе выявления общих закономерностей и методов проектной деятельности.
ПРОМСТРОЙПРОЕКТ, проектный институт в ведении Госстроя СССР. Находится в Москве. Организован в 1933. В составе института архитектурно-строительные и конструкторские отделы; ПРОМСТРОЙПРОЕКТ возглавляет объединение "Союзхимстройниипроект" с проектными институтами в Киеве, Ростове-на-Дону, Тольятти, Алма-Ате. Разрабатывает проекты (архитектурно-строительные и сан.-технич. части) производственных зданий и сооружений крупнейших промышленных предприятий автомобильной, машиностроит., металлургич., химич. и др. отраслей пром-сти; схемы генеральных планов пром. узлов и упорядочения существующих пром. районов; мероприятия по повышению уровня индустриализации строительтсва за счёт унификации и типизации зданий, сооружений и конструкций и внедрения эффективных строит. материалов; нормативные документы и методич. указания по проектированию пром. зданий и сооружений. Периодически публикует реферативную информацию "Строительное проектирование промышленных предприятий". Награждён орденом Трудового Красного Знамени (1958)
| о здравоохранения СССР. Во Всесоюзном об-ве физиологов им. И. П. Павлова при АН СССР функционирует Секция авиац. и космич. медицины. Проводятся всесоюзные конференции по космич. биологии и медицине и ежегодные чтения, посвящённые разработке науч. наследия и развитию идей К. Э. Циолковского. Сов. учёные участвуют в работе междунар. орг-ций - К-та по исследованию космич. пространства (COSPAR) и Междунар. астронавтич. федерации (IAE).
Наиболее крупные междунар. и нац. орг-ции в области К. м.- Амер. авиа-космич. мед. ассоциация (ААКА), Академия авиац. и космич. медицины (с представительством в Брюсселе), К-т биоастронавтики Междунар. астронавтич. федерации. В США координацией и разработкой проблем К. м. занимается Нац управление по аэронавтике и исследованию космич. пространства (NASA).
Лит.: Газенко О. Г., Космическая биология и медицина, в кн.: Успехи СССР в исследовании космического пространства, М., 1968, с. 321-70; ?арин В. В., ?равецкий В. Н., Космическая биология и медицина, в кн.: Пятьдесят лет советского здравоохранения, М., 1967, с. 621-635; Краткий справочник по космической биологии и медицине, под ред. А. И. Бурназяна [и др.], М., 1967; Парин В. В., Смирнов К. В., Туровский ?. ?., Советское здравоохранение и космическая медицина, в кн.: Авиакосмическая медицина, сб. 2, М., 1968. О. Г. Газенко, ? .Б. Стрелков.
КОСМИЧЕСКАЯ НАВИГАЦИЯ, в широком смысле управление движением космич. летательного аппарата; в более узком значении навигац. задача заключается в определении местоположения космич. аппарата, прогнозировании его движения как материальной точки. Система, выполняющая эти функции (система К. н.), в общем случае включает бортовые и наземные измерит, и вычислит, средства. В решении задач К.н. возможно участие космонавта.
КОСМИЧЕСКАЯ ПОСТОЯННАЯ, то же, что космологическая постоянная.
КОСМИЧЕСКАЯ ПСИХОЛОГИЯ, раздел психологии, изучающий воздействие специфич. условий и факторов космич. полёта на психологич. аспекты деятельности космонавтов. Осн. содержание К. п. составляют экспериментально-пси-хологич. исследования, связанные с отбором и подготовкой космонавтов, повышением эффективности их деятельности. К. п. вырабатывает рекомендации по оптимальным режимам физ. и умств. труда, а также отдыха космонавтов.Она тесно связана с инженерной психологией. Деятельность космонавта обладает рядом особенностей: практич. непрерывностью; жёстко регламентированным порядком работы; строгим ограничением времени, отводимого на рабочие операции; опосредствованным характером оценки полезных результатов работы (определяемым «включением» автоматич. устройств и приборов в интеллектуальные и исполнит, процессы); факторами, обусловленными специфич. воздействием космич. полёта (невесомость, перегрузки и др.); фактором «новизны», связанным с большой эмоциональной нагрузкой, нервным и умств. напряжением. Эти и нек-рые др. факторы космич. полёта приводят к появлению новых взаимоотношений между сигнальной (воспринимаемой) информацией и оперативной деятельностью, что ведёт к возникновению состояний напряжения, преодоление к-рых требует значит, психич. и мышеч-но-тонич. адаптации (см. Адаптационный синдром). Таковы, напр., нарушения спонтанной деятельности анализаторов в условиях невесомости, вызывающие у отд. лиц пространств, дезориентацию вплоть до полного нарушения правильного восприятия внеш. мира и т. н. «схемы тела» - отражения в сознании свойств и способов функционирования как отд. частей и органов тела, так и всего тела. Опыт показывает, что только спец. методами тренировки можно выработать и закрепить новую функциональную схему анализаторов, при к-рой достигается адаптация к условиям космич. полёта. К. п. изучает также факторы, вызывающие психологич. стресс (напряжённость): ограничение объёма помещения («синдром изоляции») и связанную с ним гиподи-намию, ограничение сенсорной (сигнальной) информации, монотонность и др. (см. также Космическая медицина).
К. п. разрабатывает спец. экспериментально-психологич. методики, направленные на обнаружение и мобилизацию функциональных возможностей организма и адаптацию к разнообразным факторам космич. полёта. При отборе космонавтов немалое значение отводится психич. симптомокомплексу, выражаемому обычно понятиями мнительности, внушаемости; гак, в систему психологич. подготовки космонавтов входят мероприятия, направленные на преодоление или ослабление состояния тревожного ожидания, неуверенности, беспокойства за благополучный исход.
Особое значение в К. п, приобретают вопросы взаимодействия космонавтов, коллективной организации их труда и отдыха, проблемы прогноза эффективности деятельности экипажа, а также проблемы взаимоотношений и общения членов коллектива, психологич. совместимости, формирования группового настроения и т. п. Быстрое развитие К. п. содействует прикладным исследованиям во мн. др. отраслях психологии, в частности исследованиям мобилизации психо-физиологич. возможностей человека-оператора, условия проф. деятельности к-рого во мн. случаях приближаются к условиям космич. полёта.
Лит.: Гератеваль 3., Психология человека в самолёте, пер. с нем., М., 1956; Первые космические полёты человека. Сб. ст., М., 1962; Гагарин Ю., Лебедев В., Психология и космос, М., 1968. Ф. Д. Горбов, Г. Л. Смолян.
КОСМИЧЕСКАЯ ПЫЛЬ, частицы вещества в межзвёздном и межпланетном пространстве. Поглощающие свет сгущения К.п. видны как тёмные пятна на фотографиях Млечного Пути. Ослабление света вследствие влияния К. п.- т. н. межзвёздное поглощение, или экстинк-ция, - неодинаково для электромагнитных волн разной длины ?, вследстви чего наблюдается покраснение звёзд. В видимой области экстинкция приблизительно пропорциональна ?-1, в близкой же ультрафиолетовой области почти не зависит от длины волны, но ок. 1400 А имеется дополнительный максимум поглощения. Большая часть экстинкции объясняется рассеянием света, а не его поглощением. Это следует из наблюдений содержащих К. п. отражательных туманностей, видимых вокруг звёзд спектрального класса В и нек-рых др. звёзд, достаточно ярких, чтобы осветить пыль. Сопоставление яркости туманностей и освещающих их звёзд показывает, что альбедо пыли велико. Наблюдаемые экстинкция и альбедо приводят к заключению, что К. п. состоит из диэлектрич. частиц с примесью металлов при размере немного меньше 1 мкм. Ультрафиолетовый максимум экстинкции может быть объяснён тем, что внутри пылинок имеются графитовые чешуйки размером ок. 0,05 X X 0,05 X 0,01 мкм. Из-за дифракции света на частице, размеры к-рой сравнимы с длиной волны, свет рассеивается преим. вперёд. Межзвёздное поглощение часто приводит к поляризации света, к-рая объясняется анизотропией свойств пылинок (вытянутой формой у диэлектрич. частиц или анизотропией проводимости графита) и их упорядоченной ориентацией в пространстве. Последняя объясняется действием слабого межзвёздного поля, к-рое ориентирует пылинки их длинной осью перпендикулярно силовой линии. Т. о., наблюдая поляризованный свет далёких небесных светил, можно судить об ориентации поля в межзвёздном пространстве.
Относит, кол-во пыли определяется из величины ср. поглощения света в плоскости Галактики - от 0,5 до неск. звёздных величин на 1 килопарсек в визуальной области спектра. Масса пыли составляет ок. 1% массы межзвёздного вещества. Пыль, как и газ, распределена неоднородно, образуя облака и более плотные образования - глобулы. В глобулах пыль является охлаждающим фактором, экранируя свет звёзд и излучая в инфракрасном диапазоне энергию, получаемую пылинкой от неупругих столкновений с атомами газа На поверхности пыли происходит соединение атомов в молекулы: пыль является катализатором.
Образуется пыль, по-видимому, вследствие конденсации молекул газа на зародышах - частицах графита, SiO2 и др. в межзвёздном пространстве. Сами зародыши образуются в атмосферах холодных звёзд-гигантов, в расширяющихся оболочках сверхновых звёзд; расширение их приводит к охлаждению и к конденсации молекул. При образовании звёзд в плотном облаке часть пыли может сгуститься в планеты. См. также Межзвёздная среда.
Лит.: Бакулин П. И., Кононович Э. В., Мороз В. И., Курс общей астрономии, 2 изд., М., 1970; Гринберг Д ж. М-, Межзвёздная пыль, пер. с англ., М.. 1970. С. Б. Пикелънер.
КОСМИЧЕСКАЯ РАКЕТА, предназначена для запуска автоматич. или пилотируемых аппаратов в космич. пространство, на орбиты искусств, спутников Земли (ИСЗ) и к др. небесным телам. Совр. К. р. - многоступенчатая баллистич. ракета (ракета-носитель), несущая полезный груз (космич. объект). В случае дальних полётов К. р. обычно выводится на орбиту ИСЗ с последующим стартом с этой орбиты. См. Ракета-носитель и Космический летательный аппарат.
КОСМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ, передача информации: между земными пунктами и космич. летат. аппаратами (КЛА); между двумя или неск. земными пунктами через расположенные в космосе КЛА или искусств, средства (пояс иголок, облако ионизированных частиц и т. п.); между двумя или неск. КЛА. В космосе широко используются системы связи самого различного назначения: для передачи телеметрич., телефонной, телеграфной, телевиз. и пр. информации; для передачи сигналов команд и управления КЛА; для проведения траекторных измерений. Наиболее широко в системах К. с. используется радиосвязь. Осн. особенности систем К. с., отличающие их от наземных: непрерывное (часто весьма быстрое) изменение положения КЛА; необходимость знания текущих координат КЛА и наведения приёмных и передающих антенн земного пункта связи на заданный КЛА; непрерывное изменение частоты принимаемых сигналов из-за Доплера эффекта; ограниченные и изменяющиеся во времени зоны взаимной видимости земного пункта и КЛА; огранич. мощность бортовых радиопередатчиков КЛА; большая дальность связи и как следствие работа с очень малыми уровнями принимаемых радиосигналов. Всё это обусловливает создание для К. с. спец. комплексов сложной аппаратуры, включающих наводящиеся антенны больших размеров, приёмные устройства с малым уровнем шумов, высокоэффективные системы обнаружения, выделения и регистрации радиосигналов. Необходимость знания текущего положения КЛА требует перио-дич. измерения его координат и вычисления параметров его траектории. Т. о., система К. с. существует, как правило, при совместном действии измерит, средств (система траекторных измерений), вычислит, центра и комплекса управления КЛА. Для радиоканалов К. с. в зависимости от их направления и назначения применяются различные диапазоны частот. Их распределение и порядок использования определяются регламентом радиосвязи.
Связь Земля - КЛА. Связь между земным пунктом и КЛА предназначается для обеспечения двусторонней передачи всех видов необходимой информации. Для связи с дальними КЛА (автоматич. межпланетными станциями - АМС) характерны крайне малые уровни принимаемых радиосигналов и большое время взаимной видимости, поскольку изменение направления земной пункт - КЛА определяется в основном скоростью суточного вращения Земли. Для связи с близкими КЛА (искусственными спутниками Земли - ИСЗ, космическими кораблями - КК, орбитальными космич. станциями и др.) характерны большая скорость изменения направления связи, малое время взаимной видимости, относительно небольшие дальности и соответственно достаточно большие уровни радиосигналов.
Линии Земля - борт КЛА (3 - Б) и борт КЛА - Земля (Б - 3) несут разную информац. нагрузку и имеют различный энергетич. потенциал. Линия 3 - Б обеспечивает передачу на КЛА сигналов команд управления, траекторных измерений, телефонную, телеграфную, телевиз. связь с космонавтами на обитаемых КК. Линия Б - 3, как правило, имеет значительно более низкий энергетич. потенциал, т. к. мощность передатчика КЛА ниже мощности передатчика земной станции в линии 3 - Б (обычные мощности на КЛА - единицы-десятки вт, на земной станции - единицы-десятки кет). Однако осн. поток информации идёт именно по линии Б - 3. Это вынуждает применять на земных пунктах для приёма информации с КЛА антенны с весьма большой эффективной площадью (десятки м2), а в случае приёма информации с межпланетных КЛА (поскольку мощность принимаемого сигнала уменьшается пропорционально квадрату расстояния) необходимы эффективные площади в сотни и тысячи м2. Эффективные площади 2-5 тыс. м2 достигаются только в уникальных дорогостоящих антенных системах. Посредством таких антенных систем может быть обеспечена телефонная связь на межпланетных расстояниях.
Начало радиосвязи с человеком в космосе было положено 12 апр. 1961, когда лётчик-космонавт Ю. А. Гагарин впервые в истории человечества облетел Землю на КК «Восток» и во время полёта поддерживал устойчивую двустороннюю те-лефонно-телеграфную связь с Землёй на метровых и декаметровых волнах. В последующих полётах КК ч Восток» и «Восход» радиосвязь с Землёй совершенствовалась и была с успехом опробована между КК в групповых полётах. Вовремя полёта КК «Восток-2» в авг. 1961 впервые из космоса на Землю передавалось телевиз. изображение лётчика-космонавта Г. С. Титова. При передаче телевиз. изображения для сужения спектра частот число кадров было уменьшено до 10 в сек. В дальнейшем стали применяться телевиз. системы с обычным стандартом (см. Космовидение).
Наибольшая дальность двусторонней радиосвязи достигнута при полётах АМС к планетам. Напр., при полётах к Марсу дальность связи между земным пунктом и АМС достигала 350 млн. км, к Юпитеру - 800-900 млн. км. С целью обеспечения таких дальних связей на АМС обычно используется направленная на Землю антенна.
Связь через ИСЗ. Обычно связь на большие расстояния обеспечивается по радиорелейным линиям прямой видимости, состоящим из двух оконечных и ряда промежуточных пунктов-ретрансляторов, отстоящих друг от друга на расстояние прямой видимости (50- 70 км). При установке одного промежуточного ретранслятора на борту ИСЭ с высокой орбитой можно осуществит! связь между двумя пунктами, удалёнными один от другого на тысячи км. Макс, дальность непосредств. связи при этом определяется возможностью видения ИСЗ одновременно с каждого пункта. Связные ИСЗ могут применяться как в отд. линиях связи, так и в сетях радиорелейных линий для передачи телевиз. программ, многоканальной телефонии и телеграфии и др. видов информации. Примером сети, имеющей большое число земных станций, может служить система «Орбита», действующая в Сов. Союзе с 1967. Для связи могут использоваться ИСЗ, обращающиеся по различным орбитам и на разных высотах. Осн. варианты орбит для связных ИСЗ: круговая стационарная, сильно вытянутая эллиптич. синхронная, средневысокая круговая, низкая круговая.
ИСЗ на стационарной орбите (стационарный ИСЗ) постоянно находится («висит») над выбранной точкой экватора и обеспечивает круглосуточную связь между земными станциями на широтах меньше 75° в радиусе до 8000 км ?т точки, над к-рой расположен спутник, напр. ИСЗ «Интелсат». Три таких ИСЗ, находящихся на равном удалении вдоль экватора, осуществляют связь любых земных станций в пределах указанных широт. Для районов, расположенных на широтах выше 70-75°, наиболее выгодны сильно вытянутые эллиптич. синхронные орбиты с апогеем над центром обслуживаемой линии связи и с периодом обращения ИСЗ в половину или целые сутки (см. ИСЗ «Молния»·). При надлежащем выборе угла наклонения и места расположения апогея орбиты спутник будет значительную часть суток находиться в пределах видимости из заданного района. Для работы с ИСЗ на стационарной или эллиптич. синхронной орбите применяются на земных пунктах связи антенны большого размера, т. к. расстояние ИСЗ - земной пункт превышает 30 000 км и мощность принимаемых сигналов мала. ИСЗ на средневысоких и низких круговых орбитах, напр. ИСЗ «Курьер», «Реле», обеспечивают значительно большие мощности принимаемых сигналов. Однако уменьшение высоты полёта сокращает время взаимной видимости спутника и земного пункта связи и приводит в конечном счёте к значит, увеличению кол-ва спутников, требуемых для непрерывной связи. Кроме того, усложняется система слежения и наведения антенн земных станций. При малой высоте полёта непосредств. связь между значительно удалёнными пунктами невозможна и приходится применять систему радиолинии с задержанной ретрансляцией. Однако в этом случае уровни принимаемых сигналов достаточно велики и не нужны большие и дорогостоящие антенные системы, благодаря чему связь с низкими ИСЗ может проводиться даже небольшими подвижными пунктами.
Связной ИСЗ для транзитной передачи сигналов может быть оснащён активным ретранслятором, обеспечивающим также усиление сигналов, или представлять собой пассивный ретранслятор, т. е. отражатель. Кроме ИСЗ в виде отражателя были предложены и испытаны линии связи с рассеянными отражателями в виде пояса иголок, облака ионизированных частиц. Пассивный ретранслятор может обслуживать радиосеть, состоящую из большого числа линий с различными частотами радиосигналов, т. к. он отражает или рассеивает энергию многих одновременно приходящих радиосигналов без взаимных помех, напр. ИСЗ «Эхо». В отличие от него, активный ретранслятор может обслуживать сеть связи только с ограниченным числом линий, причём для устранения взаимных помех необходимо применять частотное, временное или кодовое разделение сигналов, поддерживать необходимый их уровень и не допускать перегрузок ретранслятора. Несмотря на это, наибольшее распространение имеют системы с активными ретрансляторами, к-рые обеспечивают одноврем. передачу сообщений по неск. (до десятка) телевизионным или неск. тысячам телефонных каналов, напр. ИСЗ «Молния», «Интелсат», «Синком».
Для экономичности связи применяют многоканальные линии радиосвязи, что приводит к необходимости увеличения полосы пропускания частот в линии (см. Многоканальная связь). Широкая полоса требуется также для ретрансляции телевизионных сигналов. С расширением полосы пропускания растёт опасность искажения сообщений помехами радиоприёму. Поэтому приём сообщений с допустимыми искажениями - важнейшая задача, решаемая увеличением мощности радиосигналов, выбором частот связи, уменьшением уровня шумов радиоприёмников, применением эффективного кодирования, выбором типа модуляции, способа приёма и обработки радиосигналов при малом отношении сигнал/помеха и др. Напр., частоты радиосигналов выбирают в пределах от 1 до 10 Ггц, т. к. на меньших частотах резко растут помехи от шумов космоса, а на больших - от шумов атмосферы', в первых каскадах усилителей радиоприёмников земных станций используют малошумящие квантовые усилители и параметрич. усилители, охлаждаемые жидким гелием.
В линии связи с пассивным ретранслятором для обеспечения необходимого уровня принимаемого сигнала увеличивают мощность передатчика и размеры антенны земной станции, размеры отражателя ретранслятора или переходят к ретрансляторам с направленным рассеянием энергии на земную станцию, а также сужают полосу пропускания частот в линии и понижают скорость передачи сообщений. Перечисл. меры имеют свои пределы, т. к. увеличивают стоимость оборудования линии связи и её эксплуатации.
Связь между КЛА. Связь между КЛА может осуществляться для обмена информацией между экипажами двух или неск. КК, одновременно находящихся в космосе, и между экипажами КК и космонавтами, находящимися в открытом космич. пространстве. Кроме того, может осуществляться связь между двумя автоматич. КЛА с целью ретрансляции сигналов, измерения положения, навигации, управления движением и сближения. Особенности связи между КЛА следующие. Как правило, связь обеспечивается между взаимодействующими КЛА, т. е. между ИСЗ, на сравнительно небольших расстояниях, напр. между КК «Восток-3» и «Восток-4» или между «Восток-5» и «Восток-6». Из-за трудности взаимной ориентации антенн КЛА предпочтительна ненаправленная связь. Отсутствие воздействия атмосферы, а при высоких орбитах и ионосферы обеспечивает более свободный выбор диапазона радиочастот и использование оп-тич. средств связи. При выборе диапазона частот и организации связи между ИСЗ необходимо учитывать возможность помех от мощных наземных станций. Системы К. с. усложняются при высадке космич. экспедиций на Луну, напр. КК «Аполлон», или другие небесные тела, т. к. требуется поддерживать связь экспедиции с КК, остающимся на планетоцентрич. орбите, и (через КК или непосредственно) с Землёй. В этом случае объединяются все особенности связи между ИСЗ и земным пунктом, а также между дальними КЛА и земными пунктами.
В перспективе будут созданы системы передачи телевизионных программ через стационарные ИСЗ непосредственно на телевизоры; при этом открываются возможности полной телефикации и обеспечения передачи центр, программ в любое место на Земле. С совершенствованием квантовых оптич. генераторов (лазеров) становится перспективной оптич. связь, т. к. на оптич. волнах можно передать сообщения на сверхдальние расстояния (до десятков световых лет) благодаря очень высокой направленности луча (расхождение луча не более долей сек) при относительно малых размерах излучателей и приемлемой потребляемой мощности. Но узконаправленное излучение и приём оптич. волн требуют тщательной стабилизации устройств, ориентации оптич. систем на КЛА, сложного вхождения в связь и поддержания её. Наиболее выгодны оптич. линии связи между КЛА, находящимися за пределами земной атмосферы, т. к. атмосфера сильно поглощает и рассеивает энергию оптич. волн.
Лит.: Системы связи с использованием искусственных спутников Земли, Сб. ст., пер. с англ., М., 1964; Петрович Н. Т., Камнев ?. ?., Вопросы космической радиосвязи, М., 1965; Спутники связи, пер. с англ., М., 1966; Крэсснер Г.-И. и Михаелс Дж.-В., Введение в системы космической связи, пер. с англ., М., 1967; Космические радиотехнические комплексы, М., 1968; Космические траекторные измерения, М., 1969. Ю.К.Ходарев.
КОСМИЧЕСКАЯ СЪЁМКА, съёмка Земли, небесных тел, туманностей и различных космич. явлений, выполняемая приборами, находящимися за пределами земной атмосферы. Снимки земной поверхности, полученные путём К. с., отличаются тем, что при целостном (и более объективном, чем на картах) характере изображения местности они охватывают огромные площади (на одном снимке от десятков тысяч км2 до всего земного шара). Это позволяет изучать по космич. снимкам основные структурные, региональные, зональные и глобальные особенности атмосферы, литосферы, гидросферы, биосферы и ландшафты нашей планеты в целом. При К. с. возможна повторная съёмка местности в течение одного и того же полёта носителя, т. е. через краткие промежутки времени, что позволяет изучать динамику как природных явлений, периодических (суточных, сезонных и др.) и эпизодических (извержения вулканов, лесные пожары и др.), так и различных проявлений хозяйственной деятельности (уборка урожая, заполнение водохранилищ и др.). К. с. даёт основу для разработки комплексных мероприятий по борьбе с загрязнением воздуха, суши и морей.
Первые снимки из космоса были сделаны с ракет в 1946, с искусственных спутников Земли - в 1960, с пилотируемых космич. кораблей - в 1961 (Ю. А. Гагариным). К. с. вначале ограничивалась фотографированием в видимом диапазоне спектра электромагнитных волн с непосредственной доставкой снимков на Землю (преимущественно в контейнерах с парашютом). Наряду с чёрно-белой и цветной фото- и телесъёмкой применяются инфратепловая, микроволновая, радарная, спектрометрич. и др. фотоэлектронные съёмки (см. Аэрометоды). Съёмочная аппаратура принципиально та же, что и при аэросъёмке. Методами К. с. нашей планеты являются; съёмки с высот 150-300 км с недолговременных носителей и возвращением экспонированных плёнок и регистрограмм на Землю; 2) съёмки с высот 300-950 км с долговременных носителей (на орбитах, при к-рых спутник находится как бы постоянно над освещённой стороной Земли) и передачей изображений на Землю с помощью радиотелевизионных систем; 3) съёмки с высоты примерно 36 тыс. км с т. н. стационарных спутников с доставкой фотоинформации на Землю путём применения тех же систем; 4) съёмки с межпланетных автоматич. станций с ряда последовательно увеличивающихся высот (напр., со станции «Зонд» с 60 и ЭОтыс. км и т. д.); 5) съёмки Земли с поверхности Луны и ближайших планет, автоматически выполняемые доставленной туда регистрирующей фотоэлектронной и передающей радиотелевизионной аппаратурой; 6) съёмки с пилотируемых космич. кораблей и пилотируемых орбитальных станций (первая - советская станция «Салют»). Средние масштабы космич. снимков 1 : 1 000 000-1 : 10 000 000. Детальность изображения земной поверхности на снимках из космоса довольно значительна. Напр., при рассматривании с 10-кратным увеличением фотографий масштаба 1:1 500000, полученных с борта «Салюта», на открытой местности видны основная гидрографическая и дорожная сеть, контуры полей, селения средних размеров и все города с их квартальной планировкой. Современные области использования К. с.: метеорология (изучение облачности, снежного покрова и др.), океанология (течений, дна мелководий и др.), геология и геоморфология (в особенности образований большой протяжённости), исследования ледников, болот, пустынь, лесов, учёт культурных земель, природно-хозяйственное районирование территорий, создание и обновление мелкомасштабных тематич. и обще-географич. карт. Ближайшие перспективы практич. применения К. с. для изучения, освоения и охраны география, среды и естественных ресурсов Земли связаны с выполнением с орбитальных научных станций-лабораторий т. н. многоканальных съёмок (одновременно в нескольких спектральных диапазонах при одинаковой освещённости местности). Это увеличивает разнообразие и объём получаемой информации и обеспечивает возможность её автоматич. обработки, в частности при дешифрировании космич. снимков.
Лит.: Петров Б. ?., Орбитальные станции и изучение Земли из космоса, «Вести. АН СССР», 1970, №10; Гольдман Л. М., Топографическое дешифрирование цветных аэроснимков за рубежом, М., 1971, с. 22 - 27; Виноградов Б. В., Кондратьев К. Я., Космические методы землеведения, Л., 1971: Виноградов Б. В., Состояние космической дистанционной индикации природной среды в СССР, в сб.: Актуальные вопросы советской географической науки, М., 1972, с. 227-31; Богомол о в Л. А., Применение аэросъёмки и космической съёмки в географических исследованиях, в кн.: Картография, т. 5, М., 1972 (Итоги науки и техники): Исследования природной среды с пилотируемых орбитальных станций, Л., 1972. Л. М. Гольдман.
КОСМИЧЕСКАЯ ТРИАНГУЛЯЦИЯ, метод осуществления геодезич. связей между пунктами на земной поверхности путём одновременных наблюдений из этих пунктов Луны, высотных баллонов с источником света или искусственных спутников Земли (см. Спутниковая геодезия).
КОСМИЧЕСКАЯ ФИЗИОЛОГИЯ, раздел космической биологии и медицины, изучающий механизмы регуляции и компенсации функций в условиях воздействия на организм всей совокупности факторов космич. полёта. К их числу относятся перегрузки, вибрации, шумы, связанные со стартом, активным участком полёта космич. корабля и его спуском, а также состояние невесомости, действие космич. лучей, изменения сложившихся в земных условиях суточных, сезонных и иных биол. ритмов и др. Закономерности , устанавливаемые исследованиями по К. ф-, служат основой для биол. и мед. прогнозирования, в т. ч. для разработки оптимального режима труда и отдыха, сна, питания и быта космонавтов. К.ф. изыскивает также пути и средства повышения и поддержания устойчивости организма в условиях космич. полёта (разработка рациональных комплексов физ. упражнений, применение нек-рых профилактических, в т. ч. и фармакологич. средств и т. д.). Данные К. ф. учитываются не только при отборе космонавтов и разработке системы их тренировки, но и для решения нек-рых проблем физиологии организма в обычных (земных) условиях.
Лит. см. при статьях Космическая биология и Космическая медицина.
КОСМИЧЕСКИЕ ЗОНДЫ, космические летат. аппараты, предназначенные для проведения физ. исследований околоземного межпланетного космич. пространства, небесных тел Солнечной системы и их окрестностей. В отличие от высотных зондов, высотных зондирующих ракет, К. з. осуществляют измерения на удалениях от земной поверхности, превышающих радиус Земли. Применительно к спутникам, выведенным на орбиты с малым и средним эксцентриситетом, термин «К. з.» не употребляется. К категории К. з. относятся космич. летат. аппараты, запускаемые к Луне и планетам. Первый в мире К. з., получивший назв. «Луна-1», запущен в СССР 2 янв. 1959. Он был выведен на гиперболич. орбиту относительно Земли и, двигаясь по ней, прошёл 4 янв. 1959 вблизи Луны, покинул сферу действия тяготения Земли и стал первой искусств, планетой Солнечной системы. Космич. аппараты, выводимые на гелиоцентрич. орбиты, часто наз. дальними К. з. К. з., предназначенные для исследований Луны, Марса, Венеры, в отечественной практике часто наз. автоматическими межпланетными станциями (АМС), лунными станциями и т. п.
В США такие аппараты наз. лунными зондами, марсианскими зондами и т. п. Космическими станциями часто наз. зонды для исследования периферийных областей околоземного космич. пространства и межпланетного пространства(напр., амер. спутники IMP, советские К. з., входившие в системы «Электрон»). Типичными К. з. являются космические аппараты серии «Зонд» (СССР) и аппараты серии «Пионер» (США). Они предназначались для исследования околоземного и межпланетного пространства; аппараты серии «Зонд», начиная с «Зонда-3», доставили много ценных сведений для изучения Луны и её окрестностей (см. также «Луна»).
Науч. измерения на К. з. осуществляются либо при помощи бортовой аппаратуры (измерения потоков частиц, магнитного поля и т. д.), либо путём фотографич. исследований и дистанц. измерений. Полученные в эксперименте результаты обычно передаются по телеметрич. или телевизионным каналам (напр., эксперименты с «Луной-3», аппаратами серии «Венера» и др.) или доставляются на Землю в возвращаемом аппарате (напр., нек-рые из аппаратов серии «Зонд», «Луна-16»).
На межпланетные трассы К. з. выводятся обычно с промежуточной орбиты ИСЗ. Посадка их на др. небесные тела осуществляется обычно также с промежуточной орбиты искусственного спутника. При возвращении на Землю (напр., нек-рых аппаратов серии «Зонд») практикуется вход аппаратов в атмосферу непосредственно со второй космической скоростью. Параметры траектории К. з. определяются с помощью системы радиотехнич. наблюдений. Иногда для этой цели используются фотографич. наблюдения комет искусственных (напр., при запуске «Луны-1» и «Луны-2»).
С помощью К. з. получены первые экспериментальные данные о периферийных областях околоземного космич. пространства. Обнаружена и детально исследована магнитосфера Земли. Открыт («Луна-1», «Луна-2») солнечный ветер - непрерывный поток частиц, излучаемых Солнцем в спокойных условиях, и выбросы частиц, характерных для повышений активности Солнца. Наряду с исследованием этих потоков были изучены и «вмороженные» в них магнитные поля, а также взаимодействие потоков солнечного ветра с магнитосферой Земли, что имеет большое значение для изучения динамики магнитных бурь, возникновения полярных сияний и др. геофизич. явлений, обусловленных солнечно-земными связями.
К. з., запущенные к Венере и Марсу, позволили получить экспериментальные данные о ближайших окрестностях и атмосферах этих планет; с помощью К. з. получены фотографии поверхности Луны и Марса, изучены физ. характеристики лунного грунта. Последние исследования осуществлялись как непосредственно на Луне, так и на образцах лунного грунта, доставленных на Землю.
Существует междунар. система регистрации и обозначения К. з. (см. в ст. Искусственные спутники Земли). В нац. программах космич. исследований сериям К. з. часто даются собственные названия: серии «Луна», «Зонд», «Ма-ринер» и т. п.
Лит.: Dictionary of technical terms for aerospace use, Wash., 1965. М.Г. Крошки.
"КОСМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ", научный журнал Академии наук СССР, издаваемый в Москве. Осн. в авг, 1963 на базе непериодич. сборника «Искусственные спутники Земли» (всего 17 выпусков); периодичность 6 номеров в год. В «К. и.» публикуются оригинальные исследования по динамике полёта космич. аппаратов, результаты исследований в области космической физики и астрономии, в т. ч. теоретич. работы, описания приборов для космич. исследований и конструкций космич. аппаратов, исследования в области космич. биологии и медицины. Публикуются также обзоры по осн. проблемам космических исследований и хроника. Тираж (1971) около 1700 экз. «К. и.» на английском языке издаются в США.
КОСМИЧЕСКИЕ ЛУЧИ, поток частиц высокой энергии, преим. протонов, приходящих на Землю из мирового пространства (первичное излучение), а также рождённое ими в атмосфере Земли в результате взаимодействия с атомными ядрами вторичное излучение, в котором встречаются практически все известные элементарные частицы.
К. л.- уникальный природный источник частиц высоких и сверхвысоких энергий, позволяющих изучать процессы превращения элементарных частиц и их структуру. Наряду с этим К. л. дают возможность обнаруживать и изучать ас-трофизич. процессы большого масштаба, связанные с ускорением и распространением частиц космич. излучения в межпланетной, межзвёздной, а возможно, и в межгалактич. среде.
Большинство частиц первичного космич. излучения имеет энергию больше 109эв (1 Гэв), а энергия отд. частиц достигает 1020 - 1021эв (а может быть, и выше). До создания мощных ускорителей заряженных частиц К. л. были единственным источником частиц высоких энергий. В К. л. были впервые обнаружены многие неизвестные ранее элементарные частицы и получены первые данные об их распадах и взаимодействиях с атомными ядрами. Хотя совр. ускорители (в особенности ускорители на встречных пучках) позволяют проводить тщательное изучение процессов взаимодействия частиц вплоть до энергий 1011-1012 эв, К. л. по-прежнему являются единственным источником сведений о взаимодействиях частиц при ещё более высоких энергиях.
Подавляющая часть первичных К. л. приходит к Земле извне Солнечной системы - из окружающего её галактич. пространства (Галактики), т. н. галактические К. л., и лишь небольшая их часть, преим. умеренных энергий (<1 Гэв), связана с активностью Солнца, т. н. солнечные К. л. Однако в периоды высокой солнечной активности могут происходить кратковременные сильные возрастания потоков солнечных К. л. в межпланетном пространстве. Частицы самых высоких энергий (>1017эв) имеют, возможно, внегалактическое происхождение (приходят из Метагалактики).
Общий поток энергии, приносимой К. л. на Землю (~0,01 эрг на 1 см2в 1 сек), чрезвычайно мал по сравнению с излучаемым на Землю потоком солнечной энергии и сравним с энергией видимого излучения звёзд. Однако не исключено, что в далёком прошлом К. л. сыграли определён-
ную роль в ускорении эволюции жизни на Земле.
В масштабах всей Галактики ср. плотность энергии К. л. велика (~ 1 эв/см3) - порядка плотностей всех др. видов энергии: энергии тяготения (гравитации), магнитных полей, кинетич. энергии движения межзвёздного газа, энергии электромагнитного излучения звёзд. Поэтому К. л. могут оказывать заметное влияние на эволюцию Галактики в целом.
В физике К. л. чётко выделяются 2 осн. направления исследований: ядерно-физическое (взаимодействие К. л. с веществом; генерация, свойства и взаимодействия элементарных частиц) и к о с-мофизическое (состав и энергетич. спектр первичных К. л.; генерация и распространение солнечных и галактич. К. л.; изменение во времени интенсивности К. л. и взаимодействие К. л. с магнитосферой Земли, с солнечным ветром и ударными волнами в межпланетном пространстве и др.). По мере развития техники ускорителей область исследований на первом направлении постепенно сдвигается в сторону высоких энергий. Всё более глубокое изучение ближнего космоса прямыми методами с помощью спутников и космич. ракет перемещает центр тяжести второго направления на более далёкие космич. объекты. Поэтому науч. результаты, получаемые с помощью К. л., носят, как правило, разведывательный, первооткры-вательский, характер и имеют фундаментальное значение как для развития физики микромира (в области характерных размеров <10-13 см), так и для развития физики космоса (108-1028 см).
Открытие и основные этапы исследования К. л. Существование К. л. было установлено в 1912 В. Гессом по производимой ими ионизации молекул воздуха; возрастание ионизации с высотой доказывало их внеземное происхождение. Наблюдения следов частиц К. л. в Вильсона камере, помещённой в поле лабораторного магнита (Д. В. Скобельцын, 1927), и отклонения их в магнитном поле Землч с помощью газоразрядных счётчиков, поднимаемых в стратосферу на баллонах (С. Н. Верное и Р. Милликен, 1935-37), доказали, что первичные К. л. представляют собой поток заряженных частиц, в основном протонов (ядер атомов водорода). При этом были измерены и энергии большей части К. л. (до 15 Гэв). С помощью ядерных фотографических эмульсий, поднятых на высоту ~ 30 км (Б Питере и др., 1948), в составе первичных К. л. были обнаружены следы ядер более тяжёлых элементов, чем водород, вплоть до ядер железа (рис. 1).
Детальное изучение зарядов и масс частиц вторичных К. л. привело к открытию многих новых элементарных частиц, в частности позитрона, мюона, пи-мезона, К-мезона, А-гиперона (1932-49). В 1932 П. Блэкетт и Дж. Оккиалини впервые обнаружили в камере Вильсона группы близких по направлению генетически связанных частиц космич. излучения - т. н. ливни. В опытах 1945-49 на высокогорных станциях К. л. (В. И. Векслер, Н. А. Добротин и др.) и в стратосфере (С. Н. Вернов и др.) было установлено, что вторичное космич, излучение образуется в результате взаимодействия первичных К. л. с ядрами атомов воздуха. Позднее Г. Т. Зацепин показал, что тот же механизм, но при более высоких энергиях (>1014 эв) объясняет развитие открытых ранее в К. л. (П. Оже, 1938) широких атм. ливней - потоков из многих миллионов частиц, покрывающих на уровне моря площади порядка 1 км2и более.
Для правильного подхода к проблеме происхождения К. л. большую роль сыграли успехи радиоастрономии. Связанное с К. л. нетепловое космич. радиоизлучение позволило обнаружить их возможные источники. В 1955 В. Л. Гинзбург и И. С. Шкловский на основе радио-астрономич. наблюдений и энергетич. оценок впервые количественно обосновали гипотезу о сверхновых звёздах как одном из основных галактич. источников К. л.
Базой для космофизического направления исследований явилась созданная в 50 - 60-е гг. обширная мировая сеть станций К. л. (св. 150), на к-рых проводится непрерывная регистрация космич.
излучения. Многие станции находятся высоко в горах, на нек-рых станциях проводятся подземные наблюдения, регулярно посылаются в стратосферу баллоны с приборами автоматич. регистрации К. л.
Новые возможности прямого изучения первичных К. л. в очень широком диапазоне энергий открылись в связи с подъёмом регистрирующей аппаратуры на искусств, спутниках Земли и межпланетных автоматич. станциях. В частности, с помощью калориметра ионизационного на спутниках серии "Протон" был впервые непосредственно измерен энергетич. спектр первичных К.л. до энергии ~ 1015эв (сов. физик Н. Л. Григоров и др., 1965 - 1969). Позднее с помощью искусств, спутников Луны и Марса, а также на советском "Луноходе-1" (1970-71) были проведены длит, измерения вариаций состава и интенсивности К. л. за пределами магнитосферы Земли.
Первичные галактические К. л. Геомагнитные эффекты. Все экспериментальные данные согласуются с тем, что поток первичных К. л., летящих к Земле из Галактики, с высокой степенью точности (~0,1%) изотропен, т. е. не зависит от направления. Попадая в магнитное поле Земли, заряженные частицы космич. излучения отклоняются от первоначального направления (в результате действия на них Лоренца силы). Поэтому интенсивность К. л. и их энергетич. спектр в околоземном пространстве зависят как от геомагнитных координат места наблюдения, так и от направления прихода К. л. Отклоняющее действие геомагнитного поля проявляется тем сильнее, чем больше угол[3b434738-1.jpg] между направлением движения частицы и направлением силовой линии поля, т. е. чем меньше геомагнитная широта ф места наблюдения. Т.о., при одной и той же энергии частиц отклонение максимально в экваториальных областях и минимально вблизи магнитных полюсов. У экватора этот "геомагнитный барьер" не пропускает к Земле летящие перпендикулярно её поверхности протоны с энергией меньше ~ 15 Гэв и ядра с энергией ~7,5 Гэв на нуклон (протон или нейтрон). С увеличением геомагнитной широты пороговая энергия частиц быстро уменьшается [3b434738-2.jpg] , и в полярных областях геомагнитный барьер практически отсутствует. Наряду с регулярной широтной зависимостью на интенсивности К. л. заметно сказываются аномалии геомагнитного поля (особенно в р-не Южной Атлантики). В результате распределение интенсивности К. л. по земному шару имеет довольно сложный характер (рис. 2). В полярных областях [3b434738-3.jpg] интенсивность К. л. у границы атмосферы составляет в годы минимума солнечной активности ок. 0,4 частицы на 1 см2 в 1 сек в единице телесного угла.
С ростом энергии К. л. их интенсивность сначала медленно, а затем всё более резко уменьшается (рис. 3,а). При энергиях 1010 - 1015 эв поток частиц с энергией выше нек-рой заданной энергии [3b434738-4.jpg] (ин-гегральный спектр) падает по закону [3b434738-5.jpg] (рис. 3,6). В области энергий >1015 эв единств, источником сведений об энергетич. спектре К. л. (рис. 3,в) являются данные по широким атм. ливням (см. ниже); этот спектр уже нельзя представить единым степенным законом, что может объясняться примесью метагалак-тических К. л.
Более 90% частиц первичных К. л. всех энергий составляют протоны, примерно 7%- альфа-частицы и лишь небольшая доля ( ~ 1 % ) приходится на ядра элементов более тяжёлых, чем водород и гелий. Несмотря на это, ядра с Z>1 несут ок. 50% всей энергии К. л. Уменьшение распространённости с ростом атомного номера элемента в К. л. идёт медленнее, чем для вещества небесных тел во Вселенной вообще. Особенно велико в К. л. содержание ядер лёгких элементов Li, Be, В, естеств распространённость к-рых чрезвычайно мала (<=10~7%). Имеется также избыток тяжёлых ядер (Z>=6). Из этого следует, что в источниках К. л. преобладает ускорение тяжёлых ядер, а более лёгкие ядра возникают за счёт расщепления тяжёлых ядер (фрагментации) при их взаимодействии с межзвёздным веществом, В период 1966-71 с помощью ядерных фотоэмульсий и твердотельных детекторов заряженных частиц в К. л. об-
[3b434738-6.jpg]
Рис. 2. Карта изокосм - линий равной интенсивности космических лучей - на высотах ~ 200 км, по данным третьего советского корабля-спутника (1960) [сплошная жирная линия - геомагнитный экватор]; прерывистые линии - менее надёжные данные, основанные на малом числе измерений. Интенссивность указана в относительных единицах.
наружены ядра значительно тяжелее железа-вплоть до урана, а возможно и ещё более тяжёлые, причём их потоки падают с ростом Z примерно как Z-7- Z-8. В наиболее изученной области энергий (>2,5 Гэв на нуклон) ядерный состав К. л. таков: протоны - ок. 92%, ос-частицы - ок.. 7% , ядра с Z = 3-5 - ок. 0,1-0,15%, с Z = 6-9 - ок. 0,5%, с Z = 10-15 - ок. 0,1-0,15%, с Z = 16-25- ок. 0,04% , с Z = 26 (железо) - 0,025%, с Z> 30 - ~10-5%. По содержанию в К. л. Li, Be, В, к-рых нет в источниках (эти элементы быстро выгорают в результате протекающих в звёздах термоядерных реакций) и к-рые образуются только в результате фрагментации, было оценено ср. количество вещества, через к-рое проходят К.л. на пути от источников до Земли; оно оказалось равным 3-5 г/см2. Отсюда, если известна ср. плотность вещества в Галактике, можно оценить путь, проходимый К. л. в Галактике, и ср. время жизни К. л. (см. ниже).
В состав первичных К. л. входят также электроны и позитроны (~ 1% ) и фотоны высоких энергий - [3b434738-7.jpg]-кванты (~0,01% при энергиях > 100 Мэв). Несмотря на незначит. долю в К. л., у-кванты представляют особый интерес, поскольку, не отклоняясь магнитными полями межзвёздного пространства, они позволяют обнаруживать отд. квазиточечные источники К. л. Найдено уже ок. 20 таких источников. Из них наиболее интересен пульсар NP 0532 в Крабовидной туманности, дающий поток гамма-квантов 0,1-0,5 на 1 м2 в 1 сек и являющийся одновременно мощным пульсирующим источником рентгеновского излучения. Кроме того, обнаружен диффузный поток [3b434738-8.jpg] квантов из центра Галактики с интенсивностью ~ 1 частица на 1 м2 в 1 сек в расчёте на единицу телесного угла.
Внутри магнитосферы Земли, на высотах >=1000 км от земной поверхности, помимо потока К. л., присутствуют гораздо более интенсивные потоки протонов и электронов, захваченные геомагнитным полем и образующие радиационный пояс Земли. Происхождение внутр. области радиационного пояса объясняется в основном обратным потоком (альбедо) нейтронов, выбиваемых К. л. из ядер атомов, составляющих атмосферу Земли: нейтроны распадаются на протоны и электроны, к-рые удерживаются в естественной магнитной ловушке магнитосферы. Земли.
Солнечные К. л. Наиболее сильные возрастания интенсивности К. л. в виде нерегулярных кратковременных всплесков связаны с хромосферными вспышками на Солнце. При таких вспышках происходит ускорение заряженных частиц солнечной плазмы электромагнитными полями (по-видимому, у границ солнечных пятен), т. е. генерация солнечных К. л. Предложен, в частности, весьма вероятный механизм ускорения частиц электрич. полями, индуцируемыми при быстром сближении областей солнечной плазмы с противоположно направленными магнитными полями (сов. физик С. И. Сыроватский, 1965).
Потоки солнечных К. л. во время нек-рых хромосферных вспышек в сотни раз превышают потоки галактич. К. л. Так, при рекордном всплеске 23 февр. 1956 наблюдалось 300-кратное возрастание потока К. л. с энергией > 3 Гэв, что могло бы представлять серьёзную угрозу безопасности космич. полётов. Поэтому очень важны систематич. наблюдения хромосферных вспышек, всплесков радио-и рентгеновского излучения и др. проявлений солнечной активности, позволяющие в тесной связи с измерениями интенсивности К. л. прогнозировать радиационную обстановку на трассах космич. полётов.
В среднем вклад солнечных К. л. в общую интенсивность космич. излучения составляет несколько процентов.
Хим. состав солнечных К. л. очень близок к составу солнечной атмосферы. В отличие от галактич. К. л., в них отсутствуют ядра Li, Be, В. Это показывает, что количество вещества, проходимое солнечными К. л., чрезвычайно мало (<0,1 г/cм2) и что их гене рация не может происходить в глубине солнечной атмосферы, где плотность вещества слишком велика (вероятнее всего ускорение происходит в верхней хромосфере и нижней короне Солнца).
[3b434738-9.jpg]
[3b434738-10.jpg]
[3b434738-12.jpg]
Рис. 3. Энергетический спектр первичных космических лучей (в логарифмическом масштабе): а - дифференциальный спектр (зависимость интенсивности I от энергии [3b434738-11.jpg]) в области умеренных энергий для протонов (р) и а-частиц; нанесены также экспериментальные точки; 6-интегральный спектр (для
всех частиц) в области высоких энергий [экспериментальные точки получены на спутниках серии "Протон" (1, 2, 3)]; в - в области
сверхвысоких энергий [пунктирные линии ограничивают экспериментальные значения /].
[3b434738-13.jpg]
Рис. 4. Схема, иллюстрирующая характер солнечного ветра и структуру регулярного межпланетного магнитного поля (спираль) в области модуляции галактических космических лучей; штриховая окружность - орбита Земли.
Частицы солнечных К. л. по сравнению с галактическими обладают более низкими энергиями (их энергетич. спектр более мягкий). Энергии протонов обычно ограничиваются долями Гэв, и лишь при очень редких мощных хромосферных вспышках генерируются протоны с энергиями до 100 Гэв; нижняя граница энергии регистрируемых электронов солнечных К. л. составляет десятки кэв (т. е. близка к энергии частиц солнечного ветра). Солнечные К. л. малой энергии оказывают существенное воздействие на состояние ионосферы, Земли в высоких широтах, вызывая дополнит, ионизацию её нижних слоев. Это приводит к ослаблению радиоволн, а в нек-рых случаях- к полному прекращению радиосвязи на коротких волнах. Данные о распространении солнечных К. л., их энергетич. спектре и угловой анизотропии позволяют получить информацию о структуре магнитного поля в межпланетном пространстве. Изучение пространственных и временных вариаций (изменений) потоков солнечных К. л. помогает лучше понять такие геофизич. явления, как геомагнитные бури, полярные сияния и пр.
Характер возрастания потока солнечных К. л. на Землю показывает, что в начальный период после вспышки поток существенно анизотропен, причём его максимум направлен под углом примерно 450 к западу от направления на Солнце. Это явилось первым прямым доказательством изогнутости силовых линий межпланетного магнитного поля в виде спиралей Архимеда (см. рис. 4).
Модуляция галактических К. л. солнечным ветром. Среди периодич. временных вариаций интенсивности галак-тич. К. л. гл. роль играют модуляции интенсивности, совпадающие с 11-летним циклом солнечной активности. Эти модуляции связаны с рассеянием и "выметанием" К. л. галактич. происхождения неоднородно намагниченными регулярными потоками плазмы, выбрасываемой из Солнца со скоростями 300-500 км/сек. Такие потоки, получившие назв. солнечного ветра, распространяются далеко за пределы орбиты Земли [на десятки астрономических единиц (а. е.); 1 а. е." и 150 млн. км], постепенно переходя в турбулентное движение плазмы в слое, пограничном с невозмущённым галактич. магнитным полем (рис. 4). Согласно данным о двух последних циклах (1948-59 и 1959-70), интенсивность К. л. вблизи
границы земной атмосферы во время максимума солнечной активности снижается в 2-2,5 раза по сравнению с величиной, характерной для минимума. На уровне моря, куда частицы малой энергии не доходят, амплитуда 11-летних вариаций К. л. оказывается гораздо меньшей (рис. 5).
Существуют и другие, менее ярко выраженные типы модуляций галактич. К. л., обусловленные различными причинами. Это, в частности, 27-суточные вариации, связанные с периодом вращения Солнца вокруг своей оси, а также солнечно-суточные вариации, связанные с вращением Земли и с анизотропией электромагнитных свойств среды, в к-рой распространяются К. л. Совокупность сведений о модуляционных эффектах приводит большинство исследователей к выводу, что эффективные размеры области модуляции К. л. солнечным ветром составляют 2-5 а. е.
[3b434738-14.jpg]
Рис. 5. Одиннадцатилетний цикл солнечной активности, характеризуемой числом групп пятен W на Солнце (а), и относительных изменений интенсивности I космических лучей всех энергий , по данным наблюдений высокоширотной станции (б). По оси абсцисс отложены годы.
Происхождение и возраст галактических К. л. Осн. источником К. л. считаются взрывы сверхновых звёзд. При каждом таком взрыве происходит расширение с огромной скоростью оболочки звезды и возникают ударные волны в плазме, приводящие к ускорению заряженных частиц до энергий ~ 1015 эв и выше. Гл. экспериментальным доводом в пользу гипотезы происхождения К. л. от взрывов сверхновых явилось впервые прямое радиоастрономическое наблюдение частично поляризованного радиоизлучения от Крабовидной туманности (1957), возникшей в результате взрыва в 1054 сверхновой, сравнительно близкой к Солнечной системе. Свойства этого излучения таковы, что его следует приписать синхротронному излучению (магнитотормозному излучению) - излучению быстрых электронов в магнитных полях, "вмороженных" в потоки звёздной плазмы, выброшенной при взрыве этой сверхновой. Позднее удалось наблюдать магнитотормозное радиоизлучение и от других, более далёких туманностей, рождённых взрывами сверхновых. Дальнейшие наблюдения показали, что спектр магнитотормозного излучения электронов простирается до оптического, рентгеновского и даже ^-диапазонов, и это связано с очень высокими энергиями электронов (до ~ 1012 эв). Естественно, что наряду с электронами в расширяющихся оболочках сверхновых происходит интенсивное ускорение и тяжёлых заряженных частиц - протонов и ядер (однако вследствие своей большой массы они не испытывают заметных потерь энергии на излучение в магнитных полях). При этом чем тяжелее ядро, тем благоприятнее могут быть начальные условия ускорения (т. н. инжекция): тяжёлые ядра могут находиться в неполностью ионизованном состоянии и поэтому сравнительно слабо отклоняться в магнитных полях, что облегчает их "утечку" за пределы плотной оболочки звезды (в к-рой магнитное поле велико). Если учесть среднюю частоту взрывов сверхновых в Галактике вообще (1 раз в 30-50 лет) и полное энерговыделение в каждом взрыве (1051 - 1032 эрг, или 1063 - 1064 эв) и предположить, что ~1% этой энергии тратится на ускорение заряженных частиц, то можно объяснить как ср. плотность энергии К. л. (-1 эв/см3), так и отсутствие заметных колебаний потока К. л.
Методами радиоастрономии были зарегистрированы и ещё более мощные источники К. л. (точнее, их электронной компоненты), находящиеся далеко за пределами нашей Галактики. Такими источниками являются, в частности, интенсивно излучающие квазизвёздные объекты малой протяжённости - квазары, ядра нек-рых галактик, испытывающие резкое расширение взрывного типа, а также радиогалактики с характерными для них мощными выбросами вещества (сопровождающимися радиоизлучением в масштабе целых галактик).
Ускоренные в галактич. источниках тяжёлые заряженные частицы распространяются затем по сложным траекториям в межзвёздном пространстве, где на них действуют слабые [(3-6)10-6 гс] нерегулярные и неоднородные магнитные поля облаков межзвёздной плазмы. Заряженные частицы "запутываются" в этих магнитных полях (напряжённость к-рых значительно повышается в областях спиральных рукавов Галактик ;, одновременно с увеличением концентрации межзвёздной плазмы). При этом движение К. л. носит характер диффузии, при к-рой частицы с энергиями до 1017-1018 эв могут удерживаться в пределах нашей Галактики в течение десятков млн. лет. Диффузионное движение частиц К. л. обусловливает практически полную изотропию их потока. Лишь при более высоких энергиях радиусы кривизны траекторий частиц (особенно протонов) становятся сравнимыми с размерами галактик и происходит интенсивная "утечка" К. л. в метагалактич. пространство. Несмотря на высокую степень разреженности вещества, длительные странствия частиц в Метагалактике приводят к потерям энергии в новых процессах -фотоядерных реакциях на фоновом электромагнитном излучении (оно наз. реликтовым излучением), оставшемся от ранних стадий расширения некогда горячей Вселенной. Наличие этого процесса сильно снижает вероятность того, что наиболее энергичная часть спектра К. л. обусловлена метагалактич. компонентой.
Принципиально новые возможности экспериментального изучения источников наиболее энергичной части спектра К. л. (вплоть до энергий 1020-1021эв) открылись после обнаружения уникальных аст-рофизич. объектов - пульсаров. По совр. представлениям, пульсары - это небольшие (~ 10км в диаметре) нейтронные звёзды, возникшие в результате быстрого гравитац. сжатия (коллапса гравитационного) неустойчивых звёзд типа сверхновых. Гравитац. коллапс приводит к колоссальному увеличению плотности вещества звезды (до ядерной плотности и выше), магнитного поля (до 1013гс) и скорости вращения (до 103 оборотов в сек). Всё это создаёт благоприятные условия для ускорения тяжёлых заряженных частиц до исключительно высоких энергий ~ 1021 эв и электронов до энергий ~ 1012эв. И действительно, наблюдения показали, что наряду с радиоизлучением пульсары испускают (с тем же периодом) световое, рентгеновское, а иногда и гамма-излучение, к-рые можно объяснить только процессом магнитотормозного излучения очень быстрых электронов. Т. о., синхротронное излучение электронов К. л., обусловленное сильными магнитными полями, локализованными вблизи неустойчивых "горячих" объектов - источников К. л., позволяет решать проблему происхождения К. л. методами наблюдательной астрономии (радиоастрономии, рентгеновской астрономии, гамма-астрономии ).
Важную дополнит, информацию об источниках и возрасте К. л. дают исследования ядерного состава К. л. Из небольшого относит, содержания в К. л. ядер Be следует, что радиоактивный изотоп 10Ве (ср. время жизни к-рого ок. 2 млн. лет) успевает практически полностью распасться, откуда получается оценка верхнего предела возраста К. л. 20-50 млн. лет. Примерно того же порядка (10-30 млн. лет) оценки получаются из относительного содержания группы лёгких ядер (Li, Be, В) в целом, а также по ср. времени, к-рое требуется электронам К. л. для диффузного распространения от внутригалактич. источников до границ Галактики. Анализ состава сверхтяжёлой ядерной компоненты (Z > 70) даёт ср. возраст К. л. не более 10 млн. лет.
Ещё один способ проверки различных гипотез происхождения К. л.- измерение интенсивности К. л. в далёком прошлом, в частности в периоды известных вспышек ближайших сверхновых (напр., вспышки в 1054). Существуют два метода, с помощью к-рых можно было бы обнаружить эффекты возрастания интенсивности К. л. в прошлом не только в результате взрыва сравнительно недалёких от Солнечной системы сверхновых звёзд, но и в результате возможных гораздо более мощных взрывных процессов в ядре Галактики. Это радиоуглеродный метод, в к-ром по концентрации изотопа 14С в различных годичных кольцах очень старых деревьев определяют темп накопления в атмосфере 14С, образующегося в результате ядерных реакций под действием К. л., и метеоритный метод, основанный на изучении состава стабильных и радиоактивных изотопов метеоритного вещества, подвергавшегося длительному воздействию К. л. Эти методы свидетельствуют о том, что ср. интенсивность К. л. сравнительно мало отличалась от современной в течение десятков тысяч и миллиарда лет соответственно. Постоянство интенсивности К. л. в течение миллиарда лет делает маловероятной гипотезу о происхождении всех К. л. в процессе взрыва ядра нашей Галактики, к-рый считается ответ |
