Когда перелистываешь страницы истории, видишь, как одно за другим исполняются предсказания Менделеева.
Его труд «О сопротивлении жидкостей и о воздухоплавании» становится основным руководством для строителей морских и воздушных кораблей. Этот труд внимательно изучает отец русской авиации Н. Е. Жуковский.
Менделеев говорил: «Придет время — и аэростат сделается таким же постоянным орудием метеоролога, каким ныне стал барометр».
Все выше идут в небо аэростаты, самолеты, шары-зонды, воздушные змеи с приборами-самописцами.
И вот в этом восхождении на небо человек открывает новую область, у границ которой кончаются владения нашей земной погоды.
Там, на высоте десяти — пятнадцати километров, все не такое, как знизу.
Там термометр меняет свое поведение: вместо того чтобы продолжать опускаться, столбик термометра останавливается или идет вверх.
Но приборы не все видят, не все могут рассказать. Человек хочет сам отправиться в эту таинственную область — стратосферу, чтобы ее исследовать.
Как же быть? Как человеку проникнуть туда, где не может жить человек?
Тут мало захватить с собой кислород. Тут надо взять в небо часть привычной земной атмосферы с привычным давлением. И вот человек привязывает к воздушному шару не корзину, а закрытую гондолу.
Один за другим идут в небо стратостаты. В 1931 году стратостат Пикара поднимается почти до шестнадцати километров. Через два года советские воздухоплаватели Прокофьев, Бирнбаум и Годунов доходят на стратостате «СССР» до высоты девятнадцати километров.
Это уже наши современники. Многие из нас видели стратостат «СССР».
С виду стратостат не похож на обычные воздушные шары. Его гигантская оболочка больше напоминает бесформенный мешок. Зато в непроницаемый шар превращена гондола для людей и приборов.
Чувствуется, что это чудовище создано для жизни в каком-то другом, непривычном для нас мире.
Стратостат поднимается в небо. И по пути чудовище преображается: расширяющийся газ расправляет складки и морщины оболочки, понемногу превращает ее в прекрасный сверкающий шар. Гадкий утенок оказывается лебедем. Теперь даже с земли видно, что наверху, на большой высоте, совсем другое давление воздуха: ведь оболочка не расправилась бы, если бы давление снаружи не упало.
Тридцатого января 1934 года в стратосферу отправляется новый отряд героев-разведчиков: Васенко, Федосеенко, Усыскин.
Когда разведчики вернулись на землю, они не могли рассказать о том, что видели и где побывали. Их нашли мертвыми в гондоле упавшего стратостата.
То, чего не могли сказать люди, сказали их приборы: в 12 часов 35 минут стратостат достиг высоты двадцати двух километров.
Так высоко над землей еще никто прежде не поднимался.
Человек проник в стратосферу, и перед ним открылся новый, фантастический мир.
В этом мире так мало влаги, что там не идет дождь, не падает снег. Там летом над экватором холоднее, чем над полюсами. Там ветры несутся со скоростью, которая во много раз превышает скорость наших ураганов. И все-таки этот ветер не согнул бы и дерева, если бы в стратосфере каким-либо чудом оказались деревья: такой там разреженный воздух!
Там и облака не такие, как внизу, в тропосфере, во владениях земной погоды. Когда человек шел вверх через тропосферу, он то и дело встречал облака разных ярусов, как будто поднимался с этажа на этаж.
Внизу, в первом этаже, туманной пеленой тянулись слоистые облака, над ними белыми барашками паслись в небе высококучевые, еще выше белели в синеве перистые облака, словно птичьи перья или разметавшиеся седые волосы. Снизу вверх, сквозь все этажи, вздымались горы и купола кучевых облаков. Сколько таких облачных видов и форм! Метеорологи собирают облака в коллекции — составляют атласы с сотнями великолепных небесных пейзажей.
Но когда человек добрался до стратосферы, все эти облачные этажи, все привычные, хотя и причудливые, формы облаков оказались у него внизу, под ногами. Даже перистым облакам, живущим на высоте десяти километров,— и тем нет доступа в стратосферу.
В стратосфере свои облака со странными названиями — «перламутровые», «серебристые». Когда на земле уже ночь, солнце продолжает освещать облака, висящие высоко в стратосфере. Они светятся в ночном небе серебристым светом, и их хорошо можно разглядеть с земли.
Эту таинственную страну надо исследовать. Ведь там лежат пути будущих стратосферных кораблей.
Но чем выше, тем труднее дается каждый метр, тем сложнее конструкция стратостата, тем больше нужно газа для подъема гондолы.
Чтобы взлететь выше тридцати километров, надо было бы построить такой большой шар, что газ уж не мог бы поднять оболочку.
Значит, опять потолок!
Неужели же отступить, забравшись так далеко?
Человек уже входил в новый, невиданный раньше мир, он уже переступил через порог. И вот он узнает, что дальше идти нельзя.
Что же делать? Уменьшить вес гондолы?.В ней и так нет ничего лишнего: в ней только люди и приборы. Выбросить приборы? Но тогда зачем лететь? Ведь дело не в достижении рекордов.
Тут можно сделать только одно: остаться на земле, а приборы послать в высоту.
И вот в 1930 году в Советском Союзе создается первый радиозонд. К маленькому воздушному шару он привешивает коробку с метеорологическими приборами и радиопередатчиком. И приборы — термометр, барометр, гидрометр — сверху, с высоты рассказывают ему по радио, какая наверху погода.
Но и у радиозонда тоже есть потолок.
7 ноября 1941 года радиозонд аэрологической обсерватории в Москве достиг рекордной высоты в тридцать шесть километров. Выше трудно подняться.
Что еще выбросить за борт?
Что послать вверх, если не только сам человек, но и его приборы оказались слишком тяжелыми?
Надо послать то, что не имеет веса.
Тут человеку пригодились извержения вулканов и взрывы.
Было замечено, что самый сильный взрыв слышен не везде одинаково.
Его слышат вблизи, на расстоянии двадцати — тридцати километров. Потом идет «зона молчания»: люди не слышат взрыва. И вдруг дальше, на расстоянии чуть ли не двухсот километров, взрыв опять слышен.
Эту загадку трудно было объяснить.
Людям хотелось хоть что-нибудь выведать у этого небесного путника, понять этот голос, который доходил до них с высоты.
«Я вернулся»,— вот все, что говорил звук. Об остальном надо было догадываться.
Если звук вернулся, значит, он не шел прямо вверх, а менял свое направление. Его путь изгибался, пока не привел его обратно к земле.
Луч света ломается, когда попадает из воздуха в стекло или из холодного воздуха в теплый. И звуковой луч тоже, видно, не раз ломался, проходя через воздушные слои разной температуры.
Пока воздух над землей делался все холоднее, звук все дальше уходил от земли. Но в стратосфере температура переставала падать и начинала повышаться.
Попадая из холодного воздуха в теплый, звуковой луч ломался. А дальше шел еще более теплый слой, который еще сильнее отклонял путь луча. Луч изгибался все больше и больше, пока не сворачивал к земле.
Ученые взялись за вычисления. И выяснилось, что звук добирается до высоты пятидесяти — шестидесяти километров, а температура там выше, чем в Сахаре,— она доходит до семидесяти пяти градусов.
Над землей оказалась Арктика, над Арктикой — Сахара! Это ясно говорил звуковой луч, ставший термометром.
Так был установлен новый рекорд: шестьдесят километров.
Чтобы лететь еще выше, нужно было искать других попутчиков. Звук дальше не шел, а возвращался домой.
Человек пытается ухватиться за клубы пара, вылетающие из кратера вулкана, за огненный след метеора, за электрический луч радиопередатчика, за светящийся занавес полярного сияния.
Из раскаленных недр земли вылетают облака пара. И сразу эгот пар из величайших глубин попадает на огромную высоту — в стратосферу.
Вода, из которой он образовался, еще никогда не текла по земле, не стремилась в море, не проливалась на землю дождем. У нее был свой особенный путь: из глубин в высоту.
На высоте восьмидесяти километров температура снова спускается ниже нуля. Попав туда с воздушными течениями, пар сгущается в облака, в те самые серебристые облака стратосферы, которые светятся на ночном небе. Серебристые облака несутся над землей и указывают путь и скорость воздушных течений.
Так удается узнать хоть кое-что, где нельзя узнать все.
Астрономы следят за падением метеоров — «падающих звезд». Вот метеор загорелся, он становится все ярче и, наконец, потухает. Фотографируя из двух разных точек, можно проследить весь его путь, определить его высоту, яркость, скорость. А основываясь на этом, можно вычислить плотность воздуха до высоты ста двадцати километров.
Метеор оставляет за собой светящийся след. Ветер сносит этот след в сторону, словно дым из пароходной трубы. Следя за этим сносом, можно узнать, какой ветер дует в стратосфере.
Сто двадцать километров!
А как проникнуть еще выше?
Тут люди пробуют зацепиться за нечто совсем уж неуловимое и неясное: за свечение ночного неба, за свет сумерек.
В ясную, безлунную ночь небо, как оказалось, светится ярче, чем следовало бы: к свету звезд добавляется свечение воздуха на высоте ста тридцати — ста восьмидесяти километров. Изучая спектр этого ночного света, можно определить состав воздуха в высоте.
А сумеречный свет? Как он помог ученым в их «восхождении на небо»?
Еще в те времена, когда ни один летчик и ни один воздухоплаватель не поднимался выше десяти километров, у нас в стране был найден сумеречный метод исследования атмосферы.
Этот метод нашел академик В. Г. Фесенков.
Когда солнце в сумерки все глубже опускается за горизонт, его лучи проходят сквозь слои разной плотности. Измеряя яркость сумеречного неба, можно вычислить плотность воздуха до высоты двухсот пятидесяти километров. А по плотности можно судить о температуре и о давлении.
Такие исследования ведутся у нас Геофизическим институтом Академии наук и Абастуманской астрофизической обсерваторией.
Еще одна ступень — двести пятьдесят километров.
А выше?
Еще выше — до трехсот километров — атмосферу исследуют с помощью радиоволн.
Для зондирования воздуха отправляют вверх не радиозонд, а сами радиоволны!
Вскоре после того как А. С. Попов изобрел радио, было обнаружено, что радиоволны можно посылать на очень далекое расстояние — из Европы за океан.
Это объяснили тем, что радиосигнал, уходящий от земли, отражается где-то высоко от слоя, хорошо проводящего электричество. Вернувшись на землю, сигнал снова отражается — на этот раз от суши или от океана — и таким путем огибает земной шар.
Попробовали послать короткий радиосигнал прямо вверх и потом поймать его после возвращения. На весь путь сигналу понадобилась ничтожная доля секунды. Но, измерив это время, которое радиоволны провели в пути туда и обратно, ученые смогли узнать, на какой высоте сигнал отразился.
Так были обнаружены проводящие слои на высоте ста и двухсот пятидесяти — трехсот километров.
Эту проводящую оболочку земли назвали ионосферой, потому что там в воздухе сравнительно много ионов — заряженных частиц.
Ионосферу принялись исследовать и радиоволнами, и по сумеречному методу. Но эти способы не дают возможности пойти выше трехсот километров.
Человеческая мысль не хочет на этом остановиться. Ухватившись за верхний край полярного сияния, она поднимается еще выше — на тысячу километров.
Воздух есть и там. Он светится полярным сиянием, как газ в красной неоновой трубке.
Когда-то Торричелли думал: пятьдесят миль, а дальше — пустота.
Но пустоты нет и на высоте в тысячу двести километров.
Да и есть ли где-нибудь в мире полная, абсолютная пустота?
Может быть, старик Аристотель был не так уж не прав, когда говорил, что в природе нет пустоты.
В том пространстве, которое мы называем пустым, носится космическая пыль, пролетают рои метеоров, мчатся не только солнечные лучи, но и мельчайшие частицы самого Солнца — электроны, вылетевшие из его глубин. Над нами загорается свет полярных сияний, когда Земля проходит сквозь электронное облако.
Сквозь межзвездное пространство несутся и другие мельчайшие частицы — те, из которых построено ядро атома. Попадая в атмосферу, они рождают в ней космические лучи.
Человек не может еще долететь до планет, до звезд. Но он уже касается Луны, нащупывает ее каменную поверхность лучом радиолокатора.
Нет пределов человеческой мысли. И нет в мире такого потолка, за которым ей уже нечего было бы познавать.
