имум солнечной деятельности был в 1947–1949 гг., следующий ожидают в 1958–1959 гг. Счетчики, установленные на ИСЗ, помогут исследовать состав и интенсивность солнечной радиации. С помощью счетчиков фотонов можно будет обнаружить и исследовать сильно поглощаемое атмосферой и поэтому не доходящее до поверхности Земли коротковолновое ультрафиолетовое излучение, вплоть до мягкой рентгеновской области.
Исследование этого коротковолнового излучения чрезвычайно важно и для многих вопросов физики земной атмосферы, ибо это излучение ионизирует молекулы воздуха и ответственно за образование ионосферных слоев в атмосфере Земли.
Аппаратура (см. рис. 42в), применявшаяся на втором искусственном спутнике для регистрации коротковолнового излучения Солнца, описывается в разделе «Радиооборудование спутника».
Поскольку спутники летают по эллиптическим орбитам, то расстояния между ними и Землей меняются, и, следовательно, их можно использовать для точного определения плотности атмосферы на различных высотах.
Этот вопрос имеет громадное значение как для развития современных реактивных управляемых снарядов, так и для освоения космоса вообще. Исследования проводятся путем наблюдения за изменением скорости полета ИСЗ. Дело в том, что даже на довольно значительной высоте имеются слои разреженных газов, которые хотя и в малой степени, но все же оказывают сопротивление движению спутника и тем самым постепенно замедляют его скорость.
С нескольких наземных станций одновременно производятся оптическим путем или с помощью радиолокации наблюдения за изменением скорости ИСЗ, причем самые незначительные изменения немедленно регистрируются точнейшими приборами наблюдения. Соответствующее сопоставление одновременно полученных отдельными станциями данных дает возможность по изменению орбиты ИСЗ судить о плотности атмосферы на данной высоте.
Искусственный спутник позволит также произвести ряд весьма важных аэродинамических измерений и наблюдений, необходимых для проектирования ракет и скоростных самолетов, которые невозможно осуществить ни в одной аэродинамической трубе.
Большое значение также имеет изучение вопроса о температурах в верхних слоях атмосферы.
Благодаря использованию исследовательских ракет уже получены некоторые данные о температуре тропосферы, стратосферы и нижних слоев ионосферы, однако вопрос о температуре в верхних слоях ионосферы и космосе выяснен далеко не полностью. Представление о температуре в этой зоне отличается от обычного. Дело в том, что хотя частицы воздуха или отдельных элементов ионосферы и обладают большой скоростью, соответствующей высокой температуре (свыше 2000°), но они летят на таком большом расстоянии друг от друга, что спутник или ракета, находящиеся в соприкосновении с ними, нагреваться почти не будут. Температура спутника или ракеты будет зависеть исключительно от количества тепла, получаемого от Солнца. Это последнее в свою очередь будет зависеть как от материала, из которого они изготовлены, так и от окраски их наружной поверхности, а также от того, будут ли они вращаться, поочередно подставляя то одну, то другую сторону солнечным лучам, или к ним будет обращена все время одна и та же их сторона.
Таким образом, формулируя кратко, можно сказать, что одной из задач, выполняемых ИСЗ, будет изучение верхних слоев атмосферы и протекающих там явлений.
Прогноз погоды. Всем известно, какое большое значение в нашей жизни имеет погода.
Она оказывает значительное влияние на сельское хозяйство, мореплавание, деятельность авиации и т. д.
Велика роль погоды и в военном деле: действия военно-воздушных сил, артиллерии, военно-морского флота, десантные операции в воздухе и на море и даже действия наземных частей во многом зависят от нее.
В этой связи особое значение приобретает правильное предсказание погоды, как краткосрочный, так и долгосрочный ее прогноз.
Но в настоящее время, как известно, такие прогнозы далеко не всегда бывают верными. Ошибки в предсказании погоды объясняются главным образом неправильными исходными данными и, что самое главное, отсутствием обобщенных данных о протекающих вокруг всего земного шара метеорологических явлениях.
Когда будет запущен ряд ИСЗ, за несколько часов облетающих по разным орбитам вокруг Земли, представится возможность осуществлять метеорологические наблюдения над многими государствами одновременно и систематически передавать их результаты на Землю. Тогда предсказания погоды, несомненно, станут более точными.
Особое значение в данном случае представляет изучение солнечного света, отражаемого в пространство облаками.
Скажем попутно, что ИСЗ будут оказывать большую помощь и в деле освоения Арктики и Антарктики, передавая на Землю точные данные о скоплении льдов и их движении.
Геофизические наблюдения. Как следует из самого названия, этого рода наблюдения являются основными в третьем Международном геофизическом году.
Уже давно ученые установили, что Земля не правильный шар, а несколько сплюснута у полюсов. Тело такой формы называется геоидом. Однако и эта форма не является абсолютно точной, а определена приблизительно.
Точно так же и размеры Земли установлены наукой еще недостаточно точно. Из этого следует, что наши современные географические, морские, военные и другие карты также содержат в себе ошибки и тем бóльшие, чем бóльшая площадь изображена на карте. Эти ошибки сказываются при использовании карт для целей мореплавания, авиации, а также играют большую роль и в военном деле. Остановимся на последнем вопросе подробнее.
В ряде стран ведутся усиленные работы над созданием управляемых межконтинентальных снарядов, которые смогут действовать на огромное расстояние (8000–16 000 км). В иностранной печати указывалось, что если для обычной артиллерии ошибки карт не имеют существенного значения, то на расстояниях в тысячи километров они приведут к тому, что снаряд может упасть настолько далеко от цели, что не поразит ее, даже если он будет снабжен ядерным зарядом.
Уточнение формы и размеров Земли, а следовательно, уточнение расстояния между отдельными континентами и даже географическими пунктами также может производиться с помощью искусственных спутников Земли. Для этого будет использован так называемый триангуляционный метод, который заключается в том, что будет осуществляться наблюдение за полетом ИСЗ по орбите с помощью оптических или радиолокационных приборов одновременно с нескольких наземных станций, что позволит наиболее точно определить интересующие нас расстояния.
Так, например, научные сотрудники картографического управления армии США, работающие на островах Тихого океана, хотят применить во время Международного геофизического года новый метод определения положения этих островов и нанесения их на карты. Этот метод основан на использовании данных, получаемых по радио с искусственного спутника Земли. До этого ошибки в определении местоположения островов доходили до полутора километров.
Новый метод является сравнительно недорогим средством быстрого определения местоположения островов. Полагают, что точность определения при этом будет примерно в 10 раз выше точности, получаемой при астрономическом способе, который применяется в настоящее время. С помощью нового метода на карты будут нанесены острова Уэйк, Гуам, Мидуэй и Американское Самоа. Для этой цели научно-исследовательская лаборатория военно-морского флота США разработала радиооборудование, получившее название «Минитрек», устройство которого будет пояснено ниже.
Данные, полученные с искусственного спутника, будут передаваться в Вашингтон, в картографическое управление армии США, где на основании этих данных будет определено точное местоположение того или иного острова.
Мы привыкли думать, что скорость вращения Земли равномерна и каждый оборот Земля делает вокруг своей оси за 23 часа 56 минут и 4 секунды.
Однако в начале нашего столетия это обстоятельство было подвергнуто сомнению. Непрерывно в течение 50 лет проводились наблюдения, причем оказалось, что Земля движется неравномерно. Установлено, что с 1900 по 1950 г. разность между равномерным временем и временем, определенным по скорости вращения Земли, составляла примерно 25 секунд. Но ученые установили также, что скорость вращения Земли не изменяется согласно какому-нибудь известному закону: она то убывает, то возрастает. Причем если изменения в суточной скорости вращения Земли настолько ничтожны, что ими можно пренебречь даже в самых точнейших расчетах, то уже с годичным изменением скорости ее вращения приходится в некоторых случаях считаться.
До сих пор причины этого явления не выяснены, и можно ожидать, что запуск на разные орбиты искусственных спутников Земли, обладающих различной скоростью, поможет выяснению этого вопроса.
Наблюдения ученых показали, что ось вращения Земли не направлена постоянно в какую-то точку пространства, а перемещается, описывая в пространстве коническую поверхность. Это явление называется прецессией.
Прецессирует земная ось очень медленно. Полный конус она описывает в течение 26 000 лет.
Одновременно она совершает также и колебания, называемые нутационными. Период нутационного колебания составляет около 18 лет.
Эти явления, а также причины, их вызывающие, известны науке давно, но более подробному их изучению могут способствовать полеты ИСЗ.
Известно также, что толщина земной коры неодинакова и что масса Земли распределена неравномерно. Это значит, что силы земного притяжения действуют также неравномерно. Подсчитано, что геометрический центр и центр тяжести Земли лежат друг от друга примерно на расстоянии 500 км. В условиях существования на Земле этот факт особого значения не имеет и даже не ощущается. Однако для космических полетов и в особенности для ИСЗ или для управляемых ракет дальнего действия он имеет большое значение, так как будет оказывать значительное влияние на орбиту спутника или ракеты. Вопрос этот очень мало изучен, и характер неравномерности распределения массы Земли можно будет установить тоже в результате наблюдения за первыми ИСЗ в полете по отклонению их от заранее рассчитанной орбиты.