Особенно благоприятным будет исследование высших слоев солнечной атмосферы: хромосферы (расположенной над яркой видимой поверхностью – фотосферой) и солнечной короны (наблюдаемой непосредственно лишь во время полных солнечных затмений, когда яркость неба над земной поверхностью уменьшается в миллионы раз). Вследствие отсутствия на Луне эффекта рассеяния света газовой оболочкой – солнечная корона будет всегда отлично видна во всей своей красе (рис. 8).
Именно в солнечной короне формируются те потоки электронов, ядер атомов и электромагнитных излучений, воздействие которых на земную атмосферу определяет основные геофизические эффекты (магнитные бури, ионизацию и т. п.).
Современное понимание взаимосвязи и обусловленности явлений, происходящих в солнечной короне, нуждается еще в очень серьезном совершенствовании, что связано с отсутствием достаточного экспериментального материала.
Солнечные вспышки, возникающие в хромосфере, характеризующие один из самых бурных процессов на Солнце и обладающие сильным воздействием на экипажи космических кораблей и земную биосферу, представляют собой важнейшее явление, подлежащее глубокому изучению.
Появление солнечных вспышек отражает, возможно, сущность глубинной деятельности Солнца и, по-видимому, вообще всех звезд. Так, академик В. А. Амбарцумян предполагает, что солнечные вспышки есть результат перехода сверхплотного «дозвездного» вещества (поступающего к поверхности из центральных частей) в обычное нагретое состояние газа; на отдельных звездах эти вспышки приобретают характер взрывов, приводящих к космическим катастрофам. Некоторые астрономы и физики считают, что к солнечным вспышкам может привести сжатие движущегося ионизированного газа в магнитном поле или быстрая смена структуры магнитного поля над активной областью.
Изучение звезд и галактических образований посредством рентгеновского и гамма-излучений, а также в ультрафиолетовом и радиодиапазонах существенно приблизит нас к решению фундаментальных проблем, связанных с природой тяготения, антиматерии, с новыми формами энергии – не известными пока нам, – с распространением и эволюцией вещества в космических масштабах и т. д.
С помощью заатмосферных измерений обнаружено уже более 50 источников рентгеновского излучения и радиоволн (пульсаров); эти источники являются нейтронными звездами, предсказанными теоретически, их плотность достигает величины 1018 килограммов на кубический метр.
Если удастся решить задачу получения изображения в рентгеновских лучах (еще не преодолены некоторые технические трудности их фокусировки), то выигрыш в разрешающей способности по сравнению с оптическими приборами будет примерно в 1000 раз – пропорционально отношению длин волн.
Применение гамма-астрономии дает новое мощное орудие в руки ученых, так как в отличие от заряженных частиц, входящих в состав космических лучей (атомных ядер, электронов и альфа-частиц), гамма-лучи не отклоняются магнитными полями в межпланетном пространстве.
Гамма-кванты, т. е. фотоны с энергией более 50 миллионов электронвольт, являются электрически нейтральными; поэтому они распространяются по прямым линиям и указывают направление, в котором они образовались.
Однако пока что не установлено, где именно образуется гамма-излучение: в точечном источнике или в обширной области пространства. Указанный вопрос требует существенного повышения точности регистрации направления приходящих гамма-квантов; эту задачу проще всего, очевидно, решить с помощью приборов, расположенных на лунной поверхности.
Расширение возможностей регистрации первичного гамма-излучения весьма важно для проникновения в сущность строения материи, ибо гамма-кванты образуются, в частности, в результате аннигиляции вещества и антивещества.
Наблюдения в ультрафиолетовой части спектра, ставшие доступными с выходом за пределы Земли, позволяют распространить измерения на такие атомы (в различных состояниях ионизации), как атомы азота, кислорода, углерода, железа, магния и молекулярный водород. Это даст возможность определить химический состав, плотность, степень ионизации и распределения скоростей межзвездного газа.
Исследование космических лучей, состоящих в основном из протонов и ядер ряда элементов, является одной из главных задач астрофизики.
Некоторые космические лучи разгоняются в природных условиях до энергий 10й миллиардов электрон-вольт, в то же время современные уникальные ускорители протонов разгоняют частицы до энергий, меньших 102 миллиардров электронвольт.
Создание сложнейших ускорителей «элементарных» частиц в земных условиях – труднейшая научно-техническая задача; легко представить, как упростятся указанные исследования с выходом в космос, на базы в вакууме, на стационарные лунные установки.
Естественно, что исследование частиц космических лучей с энергией, которую мы не в состоянии искусственно сообщить микрочастицам, может привести к открытию новых фундаментальных законов взаимодействия элементарных частиц.