Знание-сила, 2008 № 02 (968)

Три года тому назад американскими исследователями был запущен космический зонд Gravity Probe B. Один из самых сложных и дорогих спутников вывели на околоземную орбиту высотой 640 километров. Задача, поставленная перед зондом — проверить правильность положений общей теории относительности Альберта Эйнштейна (ОТО) об искривлении пространства-времени в поле тяготения массивных тел.

Любопытно, что идея создания космического прибора, который сможет экспериментально подтвердить ОТО, родилась еще в 1959 году. Но тогда для ее воплощения не нашлось финансовых средств.

Недавно обнародованы первые результаты работы зонда. Gravity Probe B с точностью до одного процента подтвердил верность утверждения Эйнштейна о том, что такие объекты, как Земля, искажают структуру пространства-времени.

Результат, несомненно, важный. Но это лишь часть работы, которую должен выполнить спутник. Основная его задача — обнаружить так называемый эффект Лензе-Тирринга и эффект геодезической прецессии. Наличие этих эффектов связано с тем, что вокруг вращающейся планеты возникает вихревое гравитационное поле.

Дело в том, что гравитационное поле в общей теории относительности делится на несколько компонент. Первая — аналог гравитационного поля Ньютона, так называемая скалярная компонента метрического поля. Силовые линии этого поля — прямые, которые начинаются на планете и уходят в бесконечность. Вторая компонента гравитационного поля — это вихревое поле; она называется векторной компонентой. Силовые линии вихревого поля образуют круги, подобно линиям магнитного поля. Существует еще одна компонента, которая является аналогом фотонов. Эта компонента называется гравитационными волнами.

По абсолютной величине самая большая — потенциальная (скалярная) компонента поля, остальные две меньше первой на много порядков. Таким образом, трудно было обнаружить даже векторную компоненту гравитационного поля. Для измерения ее свойств и был разработан спутник Gravity Probe B.

Проверять наличие или отсутствие вихрей гравитационного поля будут с помощью четырех гироскопов, сердце которых — четыре сферы, охлажденные почти до абсолютного нуля и помещенные в крупнейшую вакуумную емкость, когда-либо выводившуюся на околоземную орбиту. Гироскопы — сферы из плавленого кварца размером с шарик для пинг-понга, вращающиеся вокруг собственной оси со скоростью 10 тысяч оборотов в минуту. Форма почти идеальна: отклонение от сферичности не превышает 40 атомных слоев!

Проверка же ОТО заключается в измерении отклонения осей этих гироскопов под действием гравитационного поля Земли. Причем точность измерения должна быть буквально микронной: эффект, обусловленный вращением Земли вокруг собственной оси, составляет, по расчетам, не более 41 угловой миллисекунды.

Следует подчеркнуть, что вихревое гравитационное поле уже было обнаружено при измерении некоторых характеристик двойного пульсара. Конечно, астрономические методы измерений отличаются от физических методов тем, что их нельзя проводить непосредственно. Невозможно поменять условия или параметры эксперимента и убедиться в правоте доказательства при других параметрах. В этом слабость астрономического наблюдения. Так что спутник Gravity Probe B должен дать очень ценную информацию о том, что в ходе проведения эксперимента, подготовленного физиками, также обнаружена вихревая компонента гравитационного поля.

За пределами Солнечной системы обнаружены признаки жизни

Телескоп Hubble Space позволил американским исследователям сделать примечательное открытие. Высокая точность этого прибора дала возможность обнаружить на двух планетах, находящихся вне Солнечной системы, вещества, которые имели место при зарождении жизни на нашей планете.

По данным ученых, одна из этих планет расположена в созвездии Пегаса на расстоянии 150 световых лет от Земли, а вторая на расстоянии 63 световых года.

Угроза глобальной жажды

Состояние крупнейших в мире рек на сегодняшний день весьма плачевное. Ученые все громче говорят о водном кризисе. Связано это, в первую очередь, со строительством плотин, загрязнением окружающей среды и изменением климата.

Всемирный фонд дикой природы (WWF) опубликовал список из десяти рек, которым сейчас угрожает наибольшая опасность. В первую очередь, это азиатские Янцзы, Ганг, Меконг. В перечень также включены европейский Дунай, североамериканская Рио-Гранде, африканский Нил.

По словам представителей WWF, одно из самых вредоносных действий — строительство дамб. Дело в том, что дамбы задерживают ил, песок, всевозможные придонные отложения и тем самым обедняют пойменные луга и болота ниже по течению. Угроза для жизни многих организмов оказывается весьма существенной.