На этом изображении — гигантский двойной вихрь над южным полюсом Венеры. Снимок был сделан в 2006 году аппаратом ESA Venus Express с помощью инфракрасного прибора VIRTIS.
Главная особенность структуры — ее нестабильность. Два "глаза" вихря постоянно смещаются, деформируются и иногда даже временно сливаются в единое образование.
Вся система связана с так называемой суперротацией атмосферы Венеры: ее верхний облачный слой делает один оборот вокруг планеты примерно за четыре земных дня, тогда как самой Венере требуется 243 земных дня, чтобы совершить один оборот вокруг своей оси.
Это один из самых ярких примеров того, насколько чуждой и динамичной может быть атмосфера другого мира.
Сегодня, 4 апреля 2026 года, комета C/2026 A1 (MAPS) достигает перигелия – точки максимального сближения с Солнцем. Около 14:22 по всемирному времени она пройдёт на расстоянии всего 161 000 км от солнечной фотосферы, пронзив раскалённую корону нашей звезды. Это меньше половины расстояния от Земли до Луны. Комета может вспыхнуть ярче Венеры – а может и не пережить встречу с Солнцем.
Открыта она была 13 января 2026 года на обсерватории AMACS1 в чилийской пустыне Атакама командой из четырёх астрономов – Алена Мори, Жоржа Аттара, Дэниела Парротта и Флориана Синьоре, – работающих в рамках независимой программы MAPS. Все четверо – астрономы-любители, хотя Мори любитель лишь формально: ранее он работал инженером в нескольких крупных обсерваториях – Кот-д'Азюр, Маунт-Паломар и Ла-Силья, – прежде чем основать собственную обсерваторию в Сан-Педро-де-Атакама. Трое других участников пришли из IT-индустрии, и именно их компетенции стоят за высокопроизводительным программным обеспечением проекта. Комету засекли 28-сантиметровым телескопом Шмидта с ПЗС-камерой, когда она имела блеск около 17,8 звёздной величины – слабое, едва различимое пятнышко. Но эта «тусклость» оказалась обманчива: большинство подобных тел замечают лишь на расстоянии 0,1–0,3 а. е. от Солнца, тогда как C/2026 A1 была обнаружена на расстоянии около 2 а. е. Из всех комет Крейца, когда-либо идентифицированных, эта была открыта дальше всего от Солнца – и это давало астрономам почти три месяца наблюдений вместо обычных нескольких дней.
Орбита C/2026 A1 указывает на принадлежность к семейству Крейца – группе комет, которые проходят исключительно близко к Солнцу. В конце XIX века немецкий астроном Генрих Крейц заметил, что несколько ярких комет движутся по почти идентичным орбитам, и предположил, что все они – осколки одного гигантского тела. Великая комета зимы 372–371 годов до н. э. – та самая, что наблюдалась Аристотелем и Эфором и, по описаниям, имела ослепительно яркое ядро и длинный красноватый хвост, – считается прародительницей всего семейства. Эфор даже сообщал, что видел, как она раскололась на два фрагмента; больший из них, вероятно, вернулся в 1106 году нашей эры. С тех пор каскадный распад не прекращался. С момента запуска спутника SOHO в 1995 году обнаружено более 5000 членов семейства Крейца, но подавляющее большинство из них – крошечные обломки размером в несколько десятков метров, которые не переживают прохождения через перигелий. Время от времени, впрочем, появляются и «тяжеловесы» – Великие кометы 1843, 1882 и 1965 годов, которые были видны средь бела дня. Расчёт орбитального периода самой MAPS (~1695 лет) позволяет предположить, что она может быть фрагментом второго поколения, образовавшимся от Великой кометы 371 года до н. э. через промежуточный осколок – одну из дневных комет 363 года н. э., описанную римским историком Аммианом Марцеллином. Впрочем, необычно длинный орбитальный период кометы не вполне согласуется с известными подгруппами Крейца, и она, возможно, относится к ещё не выделенной, прежде неизвестной ветви семейства.
Когда комету только открыли, верхний предел диаметра её ядра оценивался в 2,4 км. Однако в марте 2026 года в дело вступил космический телескоп Джеймса Уэбба: исследование на основе данных JWST показало, что ядро составляет приблизительно 400 м в диаметре – примерно как у C/2011 W3 (Лавджой). Это много по меркам рядовых крейцевских обломков, но мало по меркам комет, оставивших след в истории. Размер ядра – ключевой фактор выживания: при прохождении через корону комета подвергается чудовищным нагрузкам. В точке максимального сближения она получает около 41,8 мегаватт солнечной энергии на квадратный метр – достаточно, чтобы испарить большинство известных материалов. Приливные силы Солнца дополнительно разрывают хрупкое ядро. Ядра комет Крейца представляют собой рыхлые агрегаты льда и пыли с минимальной когезией; их прочность на разрыв оценивается в 1–150 паскалей – это в тысячи раз меньше, чем у плотно спрессованного снега. Геофизик Стефан Бёрнс, комментируя данные коронографов в своём видеоблоге, отмечает, впрочем, что комета выглядит «более прочной и когерентной, чем ожидало большинство астрономов», и предполагает, что перед нами «глубоко переработанный» остаток – силикатно-металлическое ядро, лишённое большей части летучих веществ за предыдущие прохождения вблизи Солнца.
Последние кадры со спутника SOHO LASCO C3 на данный момент
Никто пока не знает, чем закончится эта история. Астрономы рассматривают три основных сценария. Первый – распад до перигелия. Это судьба кометы C/2024 S1 (ATLAS), которая в октябре 2024 года рассыпалась ещё на подлёте, хотя могла бы достичь блеска от –5 до –7. Для MAPS этот исход означал бы полное разочарование наблюдателей. Второй – «безголовое чудо». Ядро разрушается при прохождении через корону, но выбрасывает достаточно пыли, чтобы образовать эффектный хвост без видимой «головы». Именно это произошло с кометой 1887 года и отчасти – с кометой Лавджой 2011 года, которые стали яркими «безголовыми чудесами»: их ядро было израсходовано, но пылевой шлейф оставался заметным. По моделированию французского оптического инженера Николя Лефодо, если ядро MAPS доживёт до перигелия и затем распадётся, внезапное высвобождение пыли может на короткое время поднять блеск до исключительных величин. Третий сценарий – выживание. Комета Лавджой в декабре 2011 года прошла через солнечную корону и вышла из неё целой, хотя и сильно повреждённой, – этого не ожидал практически никто; она достигла блеска –3, ярче Юпитера. Если MAPS повторит этот подвиг, отдельные оценки допускают, что её блеск может достичь от –5, чуть ярче Венеры, до невероятных –15, ярче полной Луны.
Наблюдать комету с Земли в дни вблизи перигелия практически невозможно: она находится всего в нескольких угловых минутах от солнечного диска, и направлять туда телескоп или бинокль опасно для зрения. Зато за кометой следит совместный аппарат ЕКА и НАСА – Солнечная и гелиосферная обсерватория (SOHO). Комета пересекает поле зрения коронографа LASCO C3 со 2 по 6 апреля; этот прибор блокирует свет солнечного диска, открывая вид на корону и всё, что в ней находится. Каждое изображение охватывает область размером в 32 солнечных диаметра – более чем достаточно, чтобы увидеть, как комета делает резкий поворот вокруг нашей звезды. На снимках, полученных 2 апреля, комета MAPS выглядит заметно ярче, чем C/2024 S1 (ATLAS) на аналогичном этапе – та комета, напомним, рассыпалась, так и не оправдав надежд. Это не гарантирует успеха, но говорит о том, что ядро пока держится лучше, чем у предшественницы, хотя всё ещё значительно тусклее кометы Лавджой, ставшей Великой кометой. По прогнозу обозревателя Space.com Джо Рао, комета ненадолго исчезнет, войдя в слепую зону, создаваемую окклюдером коронографа, – примерно на четыре часа вокруг момента перигелия, – а затем, если уцелеет, должна появиться вновь. Именно этот момент станет решающим: либо из-за солнечного диска выплывет яркий хвост – либо ничего.
В интернете – особенно на YouTube – сближение кометы с Солнцем сопровождается волной спекуляций. Некоторые научно-популярные контент-мейкеры утверждают, что прохождение кометы через корону может «спровоцировать» мощную солнечную вспышку или корональный выброс массы. В видеоролике геофизика Стефана Бёрнса обращается внимание на совпадение по времени перигелия MAPS с повышенной солнечной активностью – серией M- и X-классных вспышек – и даже высказывается гипотеза об «электромагнитной связи» между кометой и Солнцем. Однако серьёзных научных оснований для этого нет. Хотя корональные выбросы массы на снимках иногда наблюдаются вскоре после пролёта кометы-камикадзе, доказательств причинно-следственной связи между этими событиями не существует: в науке корреляция – это не обязательно причинность. Масса даже крупной кометы ничтожна по сравнению с массой Солнца; взаимодействие кометного вещества с короной может порождать локальные возмущения магнитного поля, но не глобальные вспышки. Солнечные вспышки определяются внутренней динамикой солнечного магнитного поля, а не пролетающими мимо ледяными глыбами. Вместе с тем солнечная активность сейчас действительно высока – Солнце находится вблизи максимума своего 25-го цикла, – и это делает ситуацию более напряжённой для экипажа «Артемиды-2», находящегося на пути к Луне.
После 6 апреля, если комета уцелеет, её следует искать низко над западным горизонтом на закате, рядом с яркой Венерой. Лучшие условия будут в Южном полушарии; северным наблюдателям придётся ловить узкое окно в 20–30 минут после захода Солнца и искать объект буквально у линии горизонта. С орбитальным периодом около 1800 лет комета MAPS может быть предвестницей новой серии ярких крейцевских комет, которые будут приходить в ближайшие годы или десятилетия. В 2012 году астрономы Секанина и Ходас предсказали появление нового «кластера» ярких комет Крейца в XXI веке – и, возможно, мы наблюдаем начало этого кластера. Но прежде чем строить планы на будущее, стоит дождаться ближайших часов. Прямо сейчас 400-метровый кусок льда, пыли и камня, сформировавшийся, вероятно, ещё во времена Римской империи из осколков кометы, которую наблюдал Аристотель, мчится сквозь солнечную корону при температуре в миллионы градусов. Выживет ли он – мы узнаем уже к утру.
Последний на данный момент новостной выпуск с канала Стефана Бернса:
Среди удивительных созданий, населяющих темные глубины Мирового океана, особое место занимает кальмар-вампир (лат. Vampyroteuthis infernalis). Его название, дословно переводимое как "вампир из преисподней", точно передает таинственный облик и необычный образ жизни этого существа.
Этот 30-сантиметровый головоногий моллюск не является ни настоящим кальмаром, ни осьминогом. Ученые выделили его в отдельный отряд — вампироморфов (лат. Vampyromorphida), существующий более 300 миллионов лет. Примечательно, что кальмар-вампир — единственный современный представитель этой древней группы головоногих.
Обитает это существо в умеренных и тропических водах Мирового океана, предпочитая зону кислородного минимума — слой на глубине от 400 метров до одного километра, где концентрация растворенного кислорода крайне низка. В таких условиях, смертельных для большинства морских обитателей, кальмар-вампир чувствует себя вполне комфортно.
Его уникальная адаптация к экстремальным условиям проявляется не только в способности существовать при критически низком содержании кислорода — менее 5% от уровня поверхностных вод. У кальмара-вампира самый медленный метаболизм среди всех головоногих моллюсков: его сердце бьется всего несколько раз в минуту, что позволяет экономить драгоценную энергию в суровых глубинах.
В отличие от своих активных родственников — кальмаров и осьминогов, охотящихся на живую добычу, кальмар-вампир приспособился к весьма специфической диете. Он питается так называемым "морским снегом" — смесью органической слизи, фекальных пеллет обитателей верхних слоев водной толщи и фрагментов тел мертвых животных, медленно опускающихся из освещенных слоев океана. Такая пища идеально соответствует его малоподвижному образу жизни.
Особенно интересны защитные механизмы этого создания. При угрозе кальмар-вампир может буквально выворачивать свое тело, укрытое перепонкой, словно наизнанку, превращаясь в подобие "ежика" с шипообразными выростами. А вместо чернильного облака, которым спасаются его родственники, он выпускает облако биолюминесцентной слизи, способное светиться до 10 минут, дезориентируя хищников и сбивая их с толку.
Глаза кальмара-вампира — самые крупные относительно размеров тела среди всех животных: их диаметр достигает в среднем 2,5 сантиметра. Они способны улавливать отдельные фотоны света, даже в почти полной темноте океанских глубин. Если бы глаза человека занимали пропорционально столько же места, сколько глаза кальмара-вампира по отношению к его телу, то при росте в 170 сантиметров диаметр каждого глазного яблока составил бы более 14 сантиметров!
Восемь щупалец кальмара-вампира соединены перепонками, которые в расправленном виде образуют своеобразный "плащ" — еще одна особенность, благодаря которой моллюск и получил свое "вампирское" название.
Кальмар-вампир выглядит так, словно прибыл на Землю с другой планеты. Это действительно один из самых необычных обитателей нашей планеты, напоминающий о том, что Мировой океан изучен всего на 3-5%.
В 1996 году биолог Роберт Тимминс из Общества охраны дикой природы (Wildlife Conservation Society) обходил мясной рынок в городе Тхакхэк, столице лаосской провинции Кхаммуан. Среди привычных тушек крыс и белок он заметил нечто необычное: тёмных, приземистых зверьков размером с крупную крысу, но с густым, пушистым, почти беличьим хвостом и непропорционально крупной вытянутой головой.
Местные торговцы давно знали этих животных и называли их кха-ньу (kha-nyou). Зверьков ловили в окрестных карстовых горах и продавали как обычную дичь. Тимминс, однако, был уверен, что перед ним животное, неизвестное западной науке. Он приобрёл несколько экземпляров и отправил их в Лондон – в Музей естественной истории.
Почти десять лет ушло на то, чтобы разобраться, что это за существо. Скелет зверька озадачил исследователей: его череп обладал настолько своеобразным набором морфологических признаков, что не вписывался ни в один известный род или семейство грызунов Юго-Восточной Азии.
В 2005 году зоолог Полина Дженкинс и её коллеги опубликовали официальное описание нового вида, получившего научное название Laonastes aenigmamus — буквально «загадочная мышь, обитающая в камне» (от греч. laos — камень, nastes — обитатель, aenigma – загадка и mus – мышь). Название рода одновременно отсылало к Лаосу – стране, где было найдено животное. Авторы сочли зверька настолько отличным от всех ныне живущих грызунов, что учредили для него не только новый род, но и целое новое семейство – Laonastidae. Это было сенсацией: открытие нового семейства млекопитающих – событие исключительной редкости. Предыдущее подобное открытие датировалось 1974 годом, когда была описана свиноносая летучая мышь (она же мышь-шмель, Craseonycteris thonglongyai) — самое маленькое млекопитающее на Земле.
Однако не прошло и года, как история приняла совершенно неожиданный оборот. В марте 2006 года палеонтолог Мэри Доусон из Музея естественной истории Карнеги вместе с коллегами опубликовала в журнале Science работу, перевернувшую представление о загадочной «лаосской крысе». Доусон обратила внимание на то, чего не сделали авторы первоначального описания: она сравнила скелет кха-ньу с ископаемыми грызунами. И обнаружила поразительное сходство – с семейством Diatomyidae (диатомииды), группой среднеразмерных грызунов, обитавших в Южной и Восточной Азии начиная с раннего олигоцена (около 32,5 миллиона лет назад) и исчезнувших из палеонтологической летописи в позднем миоцене – примерно 11 миллионов лет назад. Ископаемые останки диатомиид были известны из Пакистана, Индии, Таиланда, Китая, Японии и даже Сербии, но все они датировались глубокой древностью. Никто не предполагал, что какой-либо представитель этого семейства мог дожить до наших дней.
Доусон заключила, что кха-ньу – не представитель нового семейства, а единственный ныне живущий член семейства, которое считалось давно и безвозвратно вымершим. Она назвала лаосскую скальную крысу «целакантом мира грызунов», проведя аналогию со знаменитой кистепёрой рыбой, обнаруженной живой в 1938 году спустя десятки миллионов лет после предполагаемого вымирания своей группы.
В биологии подобные случаи называют «эффектом Лазаря» – по имени библейского персонажа, воскрешённого из мёртвых: таксон, давно считавшийся вымершим, внезапно обнаруживается среди современных организмов. Единственным сопоставимым по масштабу времени примером среди млекопитающих является южноамериканский монито-дель-монте (Dromiciops gliroides) – сумчатое, относящееся к семейству Microbiotheriidae, которое тоже было известно только из миоценовых отложений.
Впрочем, не все учёные сразу приняли гипотезу Доусон. Основной вопрос состоял в том, действительно ли кха-ньу – потомок диатомиид, или сходство является результатом конвергентной эволюции. Ответ дал молекулярный анализ. В 2007 году международная группа генетиков под руководством Доры Хушон из Тель-Авивского университета провела масштабное исследование ДНК лаосской скальной крысы, проанализировав четыре ядерных и два митохондриальных гена. Результат оказался однозначным: кха-ньу – ближайший родственник гребнепалых (семейство Ctenodactylidae, или гунди) – мелких африканских грызунов. Вместе эти два семейства образуют сестринскую группу по отношению к дикобразообразным (Hystricognathi). Молекулярные данные показали, что линии диатомиид и гребнепалых разошлись примерно 44 миллиона лет назад – в эоцене, что хорошо согласуется с палеонтологическими оценками Доусон. Семейство Laonastidae было упразднено; Laonastes aenigmamus заняло законное место в семействе Diatomyidae.
Между тем долгое время ни один западный учёный не видел кха-ньу живым. Всё изменилось в мае 2006 года, когда Дэвид Редфилд – 74-летний почётный профессор Университета штата Флорида, не зоолог, а педагог-естественник и страстный наблюдатель за дикой природой, – отправился в центральный Лаос вместе с тайским орнитологом Утхаем Трисукон. При помощи местных охотников они расставили ловушки с клейким рисом среди известняковых валунов. Четыре ночи прошли безрезультатно, но на пятый день, 17 мая, в ловушку попалась самка. Редфилд снял на видео приземистое, покрытое тёмным мехом существо, которое передвигалось своеобразной утиной походкой, расставляя задние лапы в стороны. Зверька осмотрели, сфотографировали и выпустили обратно в каменистые осыпи. Подлинность съёмки подтвердила сама Мэри Доусон.
Вероятно, то самое видео. По крайней мере, источником указан fsu.edu.com.
Что же известно об образе жизни «воскресшего» грызуна? Кха-ньу – ночное, преимущественно растительноядное животное, питающееся листьями, побегами, семенами и корнями как минимум 18 видов растений, хотя при случае не брезгует цикадами и кузнечиками. Самки, по-видимому, приносят только одного детёныша. Зверьки крайне медлительны и флегматичны на открытом пространстве, но на крутых каменистых склонах их расставленные лапы обеспечивают превосходное сцепление. Это неудивительно: весь жизненный цикл кха-ньу протекает среди карстовых известняковых башен – в расщелинах и нагромождениях валунов, поросших вечнозелёным лесом. Именно эта экологическая специализация, вероятно, объясняет и многомиллионнолетнее выживание семейства, и позднее обнаружение вида учёными. Российские зоологи из ВНИИ охотничьего хозяйства, изучавшие пищеварительную систему кха-ньу, обнаружили у него уникальный среди грызунов объёмный многокамерный желудок, напоминающий желудок некоторых травоядных сумчатых – ещё одно свидетельство глубокой эволюционной обособленности этого животного.
Ареал кха-ньу невелик и строго привязан к карстовым ландшафтам провинции Кхаммуан в центральном Лаосе, а также южной части провинции Боликхамсай. В 2011 году вторая популяция была обнаружена на территории вьетнамского национального парка Фонгня-Кебанг в провинции Куангбинь – её подтверждённый ареал составляет всего около 150 км². Генетические исследования обнаружили среди популяций кха-ньу поразительный уровень микроэндемизма: на территории примерно 200 × 50 км выделено от 8 до 16 эволюционно значимых единиц, разделённых карстовыми массивами, как островами. Вьетнамская и лаосская линии, по молекулярным оценкам, разошлись около 8 миллионов лет назад, что заставляет подозревать: под именем Laonastes aenigmamus на самом деле скрывается целый комплекс ещё не описанных видов.
Охранный статус кха-ньу остаётся предметом дискуссий. Вид был внесён в Красный список МСОП как вымирающий (Endangered), а вьетнамская популяция, по оценкам исследователей, находится под серьёзной угрозой из-за крайне ограниченного ареала, охотничьего пресса и нарушения мест обитания. Впрочем, более поздние полевые работы показали, что в Лаосе зверёк, возможно, не так редок, как предполагалось изначально, – местные жители ловят кха-ньу в карстовых горах на протяжении поколений.
История лаосской скальной крысы – наглядное напоминание о том, как много мы ещё не знаем о биоразнообразии планеты. Животное, которое 11 миллионов лет отсутствовало в палеонтологических записях, обнаружилось не в ходе экспедиции с многомиллионным бюджетом, а на мясном прилавке провинциального лаосского рынка. А живым его впервые увидел не маститый зоолог, а семидесятичетырёхлетний отставной педагог с видеокамерой и запасом клейкого риса.
Невысокие, худые серые гуманоиды с непропорционально большими головами и черными глазами — узнаваемый и очень устойчивый образ инопланетян, порожденный массовой культурой. Однако ученые, занимающиеся поиском внеземного разума, считают, что в реальности встреча с чем-то подобным крайне маловероятна.
Главный астроном и директор Центра исследований SETI — организации, занимающейся проектами и инициативами по поиску внеземных цивилизаций и возможному контакту с ними, — Сет Шостак и его коллеги сходятся во мнении, что при первом контакте с внеземным разумом человечество, скорее всего, столкнется не с биологическими существами, а с формой искусственного интеллекта.
По мнению Шостака, вероятность существования разумной жизни в нашей Галактике довольно высока. Однако из этого вовсе не следует, что представители таких цивилизаций по каким-то причинам посещают именно Землю и бороздят наше небо.
"Очень вероятно, что в Млечном Пути существуют другие разумные цивилизации, — говорит Шостак. — Но я сомневаюсь, что они уже летают в нашем воздушном пространстве".
И тем не менее ученый убежден, что в обозримом будущем человечество получит не только убедительные доказательства существования внеземного разума, но и, возможно, даже установит с ним контакт.
Внеземные разумные машины
Шостак предполагает, что развитые цивилизации, которые на миллионы лет старше нас, могли давно выйти за пределы биологической формы существования. Их интеллект и сознание могут быть реализованы не в нервной ткани и не в мозге, а в искусственных вычислительных системах. Такое решение позволяет достичь условного бессмертия и дает возможность "прокачивать" интеллектуальные возможности без необходимости тратить годы и десятилетия на обретение тех или иных знаний и навыков.
"Любые существа, способные путешествовать между звездами, скорее всего, уже давно перешли от биологического разума к машинному", — считает он.
Космос — это доминирование пустоты. Межзвездные расстояния просто колоссальны. Даже ближайшие к Солнечной системе звезды находятся в нескольких световых годах от нас, а большинство потенциально обитаемых экзопланет — в десятках или сотнях световых лет.
Поскольку в этой Вселенной ничто не может двигаться быстрее* света, межзвездные перелеты будут занимать тысячи, десятки тысяч и даже миллионы лет.
*Это фундаментальное ограничение мироздания, которое невозможно обойти, даже если очень хочется. Сверхсветовое движение нарушало бы причинно-следственные связи: в ряде случаев следствие могло бы возникать раньше причины. Фактически это открывало бы возможность сценариев, близких к путешествиям во времени, а значит — и к появлению логических парадоксов.
Биологические существа едва ли способны участвовать в таких путешествиях. Этому мешают ограниченный срок жизни, необходимость создания сложных систем жизнеобеспечения, которые должны работать без обслуживания тысячи или даже миллионы лет, а также высокая уязвимость перед внешними угрозами космической среды.
Речь идет о мощном космическом излучении, потоках высокоэнергетических частиц, вспышках сверхновых, ударных волнах и постоянной опасности столкновения с микрометеоритами. Даже при наличии какой-нибудь футуристической защиты такие факторы делают сверхдолгие межзвездные путешествия губительными для любой биологической формы жизни.
А вот для машинных форм интеллекта эти ограничения уже не столь критичны. Они могут существовать практически неограниченно долго, переносить экстремальные условия без риска облучения, лучевой болезни или рака, а также не нуждаются в сложных системах жизнеобеспечения и колоссальных запасах продовольствия.
Цифровые внеземные цивилизации
Человечество только начинает развивать искусственный интеллект, но уже сегодня многие исследователи уверены, что в ближайшие десятилетия машины превзойдут человека в решении любых интеллектуальных задач. То есть мы делаем уверенные шаги к созданию преемника нашего вида, который сможет не только колонизировать Марс и спутники газовых гигантов, но и однажды отправиться к далеким звездам.
Если подобный переход возможен для нас, то цивилизации, которые появились на миллионы лет раньше, могли пройти этот этап задолго до появления первых людей на Земле.
В таком случае по Млечному Пути могут путешествовать не биологические существа, а некогда созданные ими интеллектуальные системы — автономные машины или цифровые формы разума.
Этот гигантский обрыв, известный как скала Хатхор, возвышается примерно на 900 метров — и это в условиях крайне слабой гравитации. Для сравнения: высота "Бурдж-Халифа", самого высокого сооружения на Земле, составляет 828 метров.
Поверхность скалы испещрена трещинами и покрыта осыпями. Это следствие постоянной "работы" Солнца: при сближении с ним лед внутри кометы сублимирует — переходит из твердого состояния сразу в газообразное. Газ вырывается наружу и буквально разрыхляет поверхность, разбрасывая материал, который сначала взмывает вверх, а затем очень медленно оседает.
Со временем такие процессы меняют форму целых участков ядра, являясь неотъемлемой частью постепенного и необратимого разрушения кометы.
Снимок был получен космическим аппаратом ESA "Розетта", который изучал комету 67P/Чурюмова — Герасименко с 6 августа 2014 года по 30 сентября 2016 года.
NGC 6872 — крупнейшая из известных спиральных галактик в наблюдаемой Вселенной, расположенная в созвездии Павлина на расстоянии около 212 миллионов световых лет от Земли.
Ее максимальный размер от края до края вытянутых спиральных рукавов достигает 717 000 световых лет. Для сравнения: диаметр Млечного Пути — примерно 100 000 световых лет.
Исполинские размеры объясняются гравитационным взаимодействием с соседней линзовидной галактикой IC 4970, диаметр которой оценивается в 151 000 световых лет. Время от времени она проходит рядом и буквально вытягивает спиральные рукава NGC 6872, смещая мощные потоки газа к периферии. В результате рукава приобрели вытянутую, асимметричную форму, а в них запустилось активное звездообразование.
Несмотря на колоссальный размер, общая масса NGC 6872, включая гало темной материи, сопоставима с массами других крупных спиральных галактик, включая Млечный Путь. Большая часть гигантского "объема" NGC 6872 представлена чрезвычайно разреженными газопылевыми облаками и молодыми звездными скоплениями, а не плотным звездным населением.
NGC 6872 — яркий пример того, что гравитационные взаимодействия способны радикально изменить форму и масштаб галактики, но при этом не превращая ее в нечто принципиально иное. Но эта стабильность временна. NGC 6872 и IC 4970 уже гравитационно связаны и, согласно моделированию, в далеком будущем их ожидает слияние в одну галактику. Сейчас же мы наблюдаем раннюю стадию этого процесса с предсказуемым финалом.
Изображение, используемое в статье, было получено 1 октября 2014 года наземным Очень большим телескопом (VLT), находящимся под управлением Европейской южной обсерватории (ESO).
Диона — четвертый по величине спутник Сатурна со средним диаметром 1 123 километра, состоящий преимущественно из водяного льда. Снимок был сделан 21 июня 2015 года космическим аппаратом NASA "Кассини".
Прекрасно виден контраст между светлой ведущей полусферой и более темной задней — здесь расположены знаменитые "белые пряди" (лат. Wispy Terrain): яркие свежие ледяные стены тектонических разломов, протянувшиеся на сотни километров.
Поверхность покрыта бесчисленным множеством разноразмерных кратеров, но в некоторых областях видны следы тектонической активности — горы и уступы высотой до 1,5 километра.
Анализ данных "Кассини" показал, что под ледяной корой Дионы, на глубине около 100 километров, залегает океан жидкой воды. Его глубина оценивается в 40-50 километров. Гравитационные измерения и анализ либрации (медленного колебания) спутника подтверждают, что ледяная кора "плавает" на жидкой воде, окружающей каменное ядро.
Таким образом, Диона — еще один участник клуба "миров с подповерхностными океанами" Солнечной системы и перспективная цель для поиска возможных следов жизни.
«Предлагая желатин в качестве носителя для светочувствительных солей серебра, автор осознаёт, что результаты, представленные ниже, далеко не столь совершенны, как хотелось бы; однако он надеется, что идея будет подхвачена другими, чьи усилия доведут начатое до того практического совершенства, которого оно, по его убеждению, заслуживает».
– Ричард Лич Мэддокс, British Journal of Photography, 8 сентября 1871 года
Первая часть разбирала мокрый коллодионный процесс — изобретение Фредерика Скотта Арчера, которое привязывало фотографа к переносной тёмной комнате и отводило не более пятнадцати минут между покрытием пластины и проявлением. Вторая часть рассказывает о революции, которая сняла эти ограничения: желатиносеребряный процесс заменил коллодий желатином, влажную пластину — сухой и превратил громоздкий профессиональный инструмент в лёгкую камеру для каждого.
Здесь прослежен путь желатиновой фотографии: заметка английского врача в 1871 году, химические реакции на каждой стадии приготовления эмульсии — осаждение кристаллов галогенида серебра, физическое и химическое созревание, спектральная сенсибилизация красителями. Разобраны новые органические проявители — гидрохинон, метол и их сверхаддитивная комбинация. Отдельно описан переход к гибкой нитроцеллюлозной и ацетатной плёнке — без этого перехода массовая фотография XX века не состоялась бы.
Главное достоинство мокрого коллодионного негатива совпадало с главным недостатком. Пока коллодионная плёнка оставалась влажной, кристаллы галогенида серебра двигались в набухшей матрице нитроцеллюлозы, и пластина сохраняла светочувствительность. Как только эфир и спирт испарялись, коллодий твердел, ионный транспорт останавливался — пластина теряла чувствительность.
Фотограф, работая в поле, нёс с собой палатку или фургон, набор склянок с реактивами, серебряную ванну, дистиллированную воду и запас стеклянных пластин. Каждый снимок требовал полного цикла: покрытие, сенсибилизация, экспозиция, проявление — без перерыва и промедления.
Стремление избавиться от этого ограничения породило семейство «сухих коллодионных» методов. Уже в 1855 году Жан-Мари Топено предложил покрывать коллодионную пластину слоем альбумина, чтобы сохранить влагу. Другие экспериментаторы добавляли в коллодий мёд, пиво, чай, таннин, отвар овсяных хлопьев и настой лишайника — всё ради того, чтобы замедлить высыхание.
Удачнее прочих оказался таннинный процесс: ещё влажную пластину пропитывали раствором таннина и высушивали. Такая пластина хранилась неделями, но уступала свежей мокрой в чувствительности в десять–двадцать раз, поэтому годилась только для пейзажной съёмки и архитектуры. Фотография нуждалась в принципиально ином связующем веществе — таком, которое удерживало бы кристаллы галогенидов серебра чувствительными неограниченно долго.
Такое решение предложил человек без профессионального фотографического или химического образования. Ричард Лич Мэддокс, 1816 года рождения, врач из Бата (графство Сомерсет), увлекался микрофотографией — съёмкой микроскопических препаратов. Работа с мокрым коллодием заставляла вдыхать пары диэтилового эфира, и Мэддокс, с его слабым здоровьем, страдал хроническим раздражением дыхательных путей. Желание найти замену эфиросодержащему коллодию привело к эксперименту, результаты которого Мэддокс опубликовал 8 сентября 1871 года в British Journal of Photography — короткой заметкой, почти извиняющейся по тону.
Мэддокс предложил заменить коллодий желатином — белковым веществом, которое получают кипячением костей, шкур и соединительной ткани животных. Мэддокс растворил желатин в тёплой воде, добавил бромид кадмия, затем — нитрат серебра. Бромосеребряную эмульсию нанёс на стеклянную пластину и высушил. Результат далёк от идеала: эмульсия оказалась медленнее мокрого коллодия, зернистой и неравномерной. Однако принцип подтвердился: желатин удерживал кристаллы бромида серебра чувствительными даже после полного высыхания, и пластину можно было приготовить за дни или недели до съёмки.
Как и Фредерик Скотт Арчер, Мэддокс не запатентовал изобретение и не заработал на нём. Только в 1901 году, когда Мэддоксу исполнилось восемьдесят пять лет, Королевское фотографическое общество присудило ему медаль Прогресса. Практикующие фотографы собрали по подписке небольшую денежную сумму, правительство назначило скромную пенсию. Мэддокс скончался в Саутгемптоне в 1902 году — почти забытым, как и Арчер до него.
Чтобы понять, почему именно желатин совершил переворот, нужно обратиться к его физико-химическим свойствам. Желатин — смесь полипептидов, которые образуются при частичном гидролизе коллагена, основного структурного белка соединительной ткани животных. Желатин отличается от коллодия — раствора нитроцеллюлозы в эфире и спирте — рядом критически важных качеств.
Во-первых, желатин обратимо переходит между раствором (золем) и гелем. При нагревании выше 35–40 °C желатин представляет собой вязкую жидкость, при охлаждении ниже 25–30 °C — застывает в упругий студень, который держит форму и удерживает воду. Это свойство позволяет проводить все стадии приготовления эмульсии при умеренном нагревании — в жидкой фазе, где реагенты свободно диффундируют и кристаллы растут, — а затем фиксировать результат охлаждением: гель запирает микрокристаллы галогенида серебра в трёхмерной белковой матрице, сохраняя их положение и размер.
Во-вторых, высохший желатиновый слой набухает в воде, но не растворяется при температурах ниже 30 °C. Проявитель, фиксаж и промывочная вода проникают внутрь эмульсии, взаимодействуют с кристаллами серебра и выносят продукты реакции, не разрушая самого слоя. Коллодий, напротив, в водных растворах не набухает. В мокром процессе проявитель воздействовал только на поверхность плёнки и работал через свободный нитрат серебра, оставшийся на пластине после сенсибилизации — физическое проявление. В желатине же проявляющий агент проникает непосредственно к кристаллам и восстанавливает их изнутри — химическое проявление.
В-третьих — и это важнейшее из всех свойств — желатин содержит следовые количества серосодержащих соединений, унаследованных от аминокислот исходного коллагена: метионина и цистина. Эти примеси, измеряемые микрограммами на грамм, играют решающую роль в явлении, которое позднее получило название химической сенсибилизации. К ней мы вернёмся при обсуждении «созревания», открытого Беннеттом.
В-четвёртых, поверхность кристаллов галогенида серебра внутри желатиновой матрицы способна адсорбировать молекулы органических красителей — в коллодионной среде это невозможно. Именно это свойство открыло путь к спектральной сенсибилизации — расширению чувствительности фотоматериалов за пределы синей и ультрафиолетовой зон.
Заметка Мэддокса, по собственному признанию автора, представляла собой не более чем приглашение к эксперименту. Приглашение приняли. В 1873 году Джон Бёрджесс наладил первый коммерческий выпуск желатиносеребряной эмульсии и продавал её фотографам во флаконах. В том же году Ричард Кеннетт предложил высушивать эмульсию в форме тонких хрупких листов — «пелликулы»: фотограф растворял их в тёплой воде и самостоятельно наносил на пластину. Однако и эмульсия Бёрджесса, и пелликула Кеннетта работали медленно — не быстрее лучших сухих коллодионных пластин и заметно медленнее мокрого процесса.
Перелом наступил в 1878 году. Чарльз Харпер Беннетт, английский фотограф-практик, опубликовал в British Journal of Photography результаты простого, но судьбоносного опыта. Беннетт обнаружил: если выдержать желатиносеребряную эмульсию при температуре около 32 °C на протяжении нескольких суток перед нанесением на пластину, чувствительность возрастает в десятки раз. Эмульсия становилась настолько быстрой, что экспозиции сокращались до долей секунды в солнечном свете.
Это открытие — позднее названное физическим созреванием (ripening) — превратило желатиновую пластину из лабораторного курьёза в практический фотоматериал, превосходящий мокрый коллодий по всем параметрам. Чувствительность мокрого коллодия составляла порядка ISO 1–3; зрелые эмульсии Беннетта достигали ISO 10–25 и выше — выигрыш минимум на порядок.
Как и Арчер, как и Мэддокс, Беннетт опубликовал результаты безвозмездно. История сухой пластины — это история трёх щедрых дарителей: каждый мог бы обогатиться, но предпочёл отдать знание миру.
Теперь — к химии. Процесс изготовления желатиновой эмульсии, сложившийся к 1880-м годам и сохранившийся в основе до XXI века, состоит из шести стадий: эмульсификация (осаждение), физическое созревание, промывка, химическое созревание, введение добавок и полив на подложку.
Первая стадия — эмульсификация: осаждение микрокристаллов галогенида серебра в толще желатинового раствора. В подогретый пяти-десятипроцентный раствор желатина вводят галогенидную соль — бромид калия, часто с небольшой добавкой йодида калия для повышения чувствительности. Затем медленно, при интенсивном перемешивании, приливают раствор нитрата серебра. Протекает реакция двойного обмена, и осаждаются нерастворимые микрокристаллы галогенида серебра
При наличии йодида калия параллельно идёт:
Кристаллы AgBr и AgI, зарождаясь в толще желатинового раствора, немедленно обволакиваются молекулами белка. Белок адсорбируется на поверхности кристаллов и препятствует неконтролируемому слипанию — коагуляции. Желатин, таким образом, работает как защитный коллоид: ограничивает рост кристаллов и предотвращает образование крупных агломератов. Коллодий такой функции выполнять не способен.
Условия эмульсификации — температура, концентрация реагентов, скорость приливания нитрата серебра, интенсивность перемешивания, избыток бромида — определяют начальный размер, форму и распределение кристаллов. Эти параметры задают чувствительность, зернистость и контраст будущего фотоматериала. Типичный негативный материал содержит кристаллы AgBr размером 0,2–2 микрометра; позитивная (печатная) бумага — значительно более мелкие, порядка 0,1–0,5 микрометра.
Вторая стадия — физическое созревание (первое созревание). После завершения осаждения эмульсию выдерживают при повышенной температуре — 40–70 °C — на протяжении минут или часов. На этой стадии протекает оствальдовское созревание, описанное немецким физико-химиком Вильгельмом Оствальдом. Мелкие кристаллы обладают большей удельной поверхностной энергией и, следовательно, большей растворимостью: они постепенно растворяются. Высвободившиеся ионы серебра и бромида переносятся через желатиновую среду и осаждаются на поверхности более крупных кристаллов, которые растут за счёт мелких.
Суммарный эффект — увеличение среднего размера зёрен при уменьшении их общего числа. Крупные кристаллы захватывают больше фотонов и эффективнее формируют скрытое изображение, поэтому чувствительность эмульсии возрастает. Одновременно растёт зернистость: крупнозернистая эмульсия быстра, но даёт менее резкое изображение; мелкозернистая — медленна, но безупречно детализирована. Управление балансом между скоростью и зерном через режим физического созревания составляет одну из ключевых задач эмульсионного производства.
Именно это физическое созревание неосознанно запустил Беннетт, когда выдерживал свою эмульсию при 32 °C несколько суток: длительный нагрев позволил кристаллам AgBr укрупниться и одновременно подвергнуться воздействию серосодержащих примесей желатина — химическому созреванию. Двойной эффект — физическое плюс химическое созревание — объясняет тот скачок чувствительности, который потряс фотографическое сообщество в 1878 году.
Третья стадия — промывка. По завершении физического созревания эмульсию охлаждают до 10–15 °C, и гель застывает. Застывшую массу продавливают через перфорированную пластину или нарезают на продолговатые кусочки — «червяки» (noodles). Червяки помещают в ёмкость с холодной проточной водой и выдерживают несколько часов, многократно меняя воду.
Растворимые побочные продукты осаждения — нитрат калия KNO₃, избыток бромида калия и прочие соли — диффундируют из набухшего геля в воду и вымываются. Нерастворимые кристаллы AgBr остаются внутри желатиновой матрицы. Промывка критически важна: остаточный KNO₃ вызывает кристаллизацию при сушке, избыток KBr подавляет чувствительность, а следы нитрата серебра приводят к вуали — самопроизвольному потемнению неэкспонированных участков.
Четвёртая стадия — химическое созревание (второе созревание) — превращает промытую эмульсию из посредственно чувствительной в высокочувствительную. Промытые червяки расплавляют при 40–50 °C и выдерживают при контролируемой температуре строго определённое время. На этом этапе следовые количества серосодержащих соединений желатина — тиосульфат-ионы S₂O₃²⁻, тиоэфирные группы метионина, дисульфидные мостики цистина — реагируют с ионами серебра на поверхности кристаллов AgBr и формируют мельчайшие скопления сульфида серебра Ag₂S. Для наиболее активного компонента — тиосульфат-иона — суммарный процесс можно упрощённо записать так:
В действительности механизм включает несколько промежуточных стадий: образование комплекса тиосульфатоаргентата, его термическое разложение с выделением элементарной серы, взаимодействие серы с ионами серебра на поверхности кристалла. Конечный результат неизменен: субмикроскопические «пятна» Ag₂S на поверхности кристалла AgBr.
Почему эти пятна столь важны? Скопления Ag₂S работают как электронные ловушки — центры чувствительности. Как описано в первой части, при поглощении фотона кристаллом AgBr высвобождается фотоэлектрон. Он мигрирует к ловушке и восстанавливает ближайший ион Ag⁺ до атома металлического серебра Ag⁰, формируя центр скрытого изображения. Кристалл без сернистых ловушек формирует скрытое изображение неэффективно: фотоэлектроны рекомбинируют с положительными дырками, не успев восстановить достаточное число ионов серебра. Кристалл с оптимальным числом сернистых центров направляет фотоэлектроны в нужные точки, и чувствительность возрастает многократно.
В XX веке к сернистой сенсибилизации добавилась золотая: в расплавленную эмульсию вводили ничтожное количество тетрахлороаурата(III) водорода HAuCl₄. Атомы золота осаждались рядом с сернистыми центрами и образовывали смешанные ловушки Au/Ag₂S — ещё более эффективные для захвата фотоэлектронов. Комбинированная серно-золотая сенсибилизация стала стандартом промышленного производства XX века и позволила довести чувствительность негативных плёнок до ISO 400, 800 и выше — на два-три порядка больше, чем у мокрого коллодия.
Пятая стадия — введение добавок. Сюда входят спектральные сенсибилизаторы-красители (о них речь пойдёт отдельно), дубители для упрочнения желатинового слоя (формальдегид, хромовые квасцы), смачиватели-сурфактанты для равномерного полива и антивуалирующие вещества (бензотриазол, бензимидазол) для подавления вуали. Каждая добавка — предмет отдельного исследования; вместе они превращают эмульсию из лабораторного продукта в стабильный фотоматериал с предсказуемыми характеристиками.
Шестая стадия — полив и сушка. Готовую эмульсию подогревают до жидкого состояния (около 40 °C) и равномерно наносят на подложку — стеклянную пластину или, позднее, гибкую плёнку. В промышленном производстве для полива использовали щелевые экструдеры, которые обеспечивали строгую равномерность толщины слоя. В ранних мастерских эмульсию просто наливали на подогретую пластину и распределяли покачиванием — тем же движением, каким наносили коллодий.
После нанесения пластину охлаждали для застывания геля и сушили в потоке очищенного воздуха при контролируемой влажности. Высушенную пластину упаковывали в светонепроницаемую обёртку. Такая пластина хранилась месяцами и даже годами — немыслимая роскошь для фотографа, привыкшего к пятнадцатиминутному окну мокрого коллодия.
Как подробно обосновано в первой части, мокрый коллодий и ранние желатиновые эмульсии без спектральных сенсибилизаторов чувствительны только к синему и ультрафиолетовому свету. Причина — в зонной структуре галогенидов серебра: ширина запрещённой зоны AgBr составляет около 2,7 эВ, что соответствует длине волны приблизительно 460 нм — граница синей и голубой областей спектра. Фотоны с меньшей энергией — зелёные, жёлтые, красные — не способны возбудить электрон из валентной зоны в зону проводимости и не создают скрытого изображения. Голубое небо на таком фотоматериале воспроизводится почти белым, красные и жёлтые предметы — неестественно тёмными, зелёная листва — значительно темнее, чем видит человеческий глаз.
Решение этой проблемы нашёл Герман Вильгельм Фогель — немецкий физик, химик и фотограф, профессор Берлинской промышленной академии (впоследствии Высшей политехнической школы в Шарлоттенбурге). В 1873 году, испытывая различные коммерческие коллодионные пластины, Фогель обнаружил, что пластины одного производителя обладали аномально расширенной чувствительностью: они реагировали не только на синий, но и на зелёный свет. Расследование показало: причиной стала примесь жёлтого красителя кораллина, случайно попавшая в эмульсию при производстве.
Фогель провёл систематические эксперименты и установил общий принцип: различные красители, адсорбируясь на поверхности кристаллов галогенида серебра, расширяют спектральную чувствительность эмульсии именно в ту область длин волн, которую поглощает сам краситель. Открытие, опубликованное в 1873 году, стало одним из фундаментальных вкладов в фотографическую науку.
Механизм спектральной сенсибилизации, полностью осмысленный лишь в XX веке, сводится к четырём элементарным стадиям. Молекула красителя (Dye), адсорбированная на поверхности кристалла AgBr, поглощает фотон — например, зелёного света — и переходит в электронно-возбуждённое состояние:
Возбуждённый краситель инжектирует электрон в зону проводимости кристалла AgBr:
Инжектированный электрон следует обычным путём Гёрни – Мотта, описанным в первой части: мигрирует к центру чувствительности (скоплению Ag2S и восстанавливает межузельный ион серебра:
Окисленная форма красителя Dye+ регенерируется, принимая электрон от галогенид-иона кристаллической решётки:
Таким образом, краситель действует как молекулярная антенна-посредник: улавливает фотоны в той области спектра, которая недоступна самому галогениду серебра, и передаёт их энергию кристаллу в форме электрона. Краситель при этом формально не расходуется — работает каталитически, хотя на практике часть молекул разрушается побочными фотохимическими реакциями.
Открытие Фогеля имело одно критическое ограничение: в коллодионной матрице адсорбция красителей на поверхности кристаллов протекала плохо — нитроцеллюлоза препятствовала контакту молекул красителя с кристаллами. Полный потенциал спектральной сенсибилизации раскрылся только с переходом на желатиновые эмульсии, где молекулы красителя свободно диффундировали через набухший гель и прочно адсорбировались на гранях кристаллов AgBr. Это составляло ещё одно фундаментальное преимущество желатина над коллодием — преимущество, осознанное в полной мере лишь десятилетиями позже.
Открытие Фогеля привело к появлению двух новых классов фотоматериалов, которые разительно превосходили все предшественники в точности тональной передачи.
Ортохроматические эмульсии, коммерчески доступные с начала 1880-х годов, содержали красители-сенсибилизаторы — эритрозин, эозин и другие производные флуоресцеина. Эти красители расширяли чувствительность до зелёно-жёлтой области спектра, приблизительно до 590 нм. Зелёная листва, жёлтые цветы, телесные тона — всё это впервые воспроизводилось с близкой к естественной тональностью. Однако ортохроматические материалы оставались слепы к красному: красные предметы по-прежнему выглядели почти чёрными, а красные губы на портретах — неестественно тёмными. Практическое преимущество ортохроматики: с ней можно было работать при красном безопасном освещении — красный свет не засвечивал эмульсию.
Панхроматические эмульсии, чувствительные ко всему видимому спектру — от фиолетового до тёмно-красного, — потребовали иного класса красителей. В 1906 году английская фирма Wratten & Wainwright выпустила первые коммерческие панхроматические пластины, сенсибилизированные пинацианолом — цианиновым красителем, который поглощает в красной области спектра. В 1912 году фирму приобрёл Eastman Kodak. Один из сотрудников фирмы, Чарльз Эдвард Кеннет Мис, стал первым директором исследовательских лабораторий Kodak и посвятил карьеру совершенствованию панхроматических эмульсий.
Панхроматические пластины и плёнки воспроизводили все цвета с правильными тональными соотношениями, однако требовали обработки в полной темноте — ни один безопасный фильтр не мог пропустить свет, не засвечивающий эмульсию. Панхроматическая чувствительность стала предпосылкой для всех последующих систем цветной фотографии: автохрома Люмьеров (1907), упомянутого в первой части, трёхслойных субтрактивных плёнок Kodachrome (1935) и Agfacolor (1936).
Переход к желатиновой сухой пластине потребовал фундаментально пересмотреть химию проявления. Как описано в первой части, мокрый коллодионный негатив проявляется физически: пластина после серебряной ванны несёт на себе избыток свободного нитрата серебра; сульфат железа(II) из кислого проявителя восстанавливает ионы серебра из этого избытка, и атомы металлического серебра осаждаются на центрах скрытого изображения из раствора — извне.
На сухой желатиновой пластине свободного нитрата серебра нет: всё серебро связано в кристаллах AgBr и AgI внутри желатиновой матрицы. Проявитель должен восстанавливать ионы серебра непосредственно внутри кристаллической решётки экспонированного зерна — это химическое, или прямое, проявление, принципиально иной механизм.
Химическое проявление требует органических восстановителей, работающих в щелочной среде. В отличие от кислого железного проявителя мокрого коллодия (сульфат железа(II) плюс уксусная кислота), проявители для желатиновых эмульсий содержат четыре основных компонента.
Проявляющее вещество — органический восстановитель, который отдаёт электроны ионам серебра. Сохраняющее вещество (консервант) — сульфит натрия Na₂SO₃, который предотвращает окисление проявляющего вещества кислородом воздуха. Ускоритель — щёлочь (карбонат натрия Na₂CO₃, гидроксид натрия NaOH или бура Na₂B₄O₇), которая создаёт щелочную среду для работы проявляющего вещества. Противовуалирующий агент — бромид калия KBr, который подавляет самопроизвольное проявление неэкспонированных кристаллов. Каждый компонент незаменим: без щёлочи проявляющее вещество инертно; без сульфита — окисляется воздухом за минуты; без бромида — проявляет и то, что не затронуто светом, превращая негатив в равномерно серую пластину.
Среди проявляющих веществ, разработанных в 1880–1890-х годах и сохранивших значение по сей день, центральное место занимают гидрохинон и метол.
Гидрохинон — бензол-1,4-диол, C₆H₄(OH)₂ — предложил в качестве фотографического проявителя Уильям де Уайвлесли Эбни в 1880 году. Это энергичный, но медленный восстановитель, который требует сильнощелочной среды. Суммарная реакция проявления бромида серебра гидрохиноном:
Гидрохинон отдаёт два электрона двум ионам серебра в кристаллической решётке экспонированного зерна AgBr. Ионы восстанавливаются до металлического состояния, а гидрохинон окисляется до хинона — циклогексадиен-1,4-диона, C₆H₄O₂. Бромид-ионы высвобождаются в раствор. Щёлочь нейтрализует образующуюся бромистоводородную кислоту HBr и поддерживает восстановительный потенциал гидрохинона, который в кислой среде резко падает. Реакция протекает преимущественно на тех кристаллах, которые несут центр скрытого изображения — скопление из нескольких атомов металлического серебра, работающее как катализатор: необлучённые кристаллы восстанавливаются на порядки медленнее, что и обеспечивает избирательность проявления.
Метол — N-метил-п-аминофенолсульфат (коммерческие синонимы: элон, генол) — ввёл в фотографическую практику Юлиус Хаупф в 1891 году. Метол — мягкий проявитель, способный работать в слабощелочной среде. Он проявляет прежде всего участки с наименьшей экспозицией — тени — и обеспечивает деликатную, детализированную проработку полутонов.
Настоящий прорыв произошёл, когда фотографы обнаружили: метол и гидрохинон, применённые совместно, дают эффект, значительно превышающий сумму индивидуальных вкладов, — явление сверхаддитивности (superadditivity). Механизм сверхаддитивности элегантен. Метол быстро начинает проявление, отдаёт электрон иону серебра и переходит в окисленную форму. Окисленный метол тут же восстанавливается обратно гидрохиноном, который при этом сам окисляется до хинона. Гидрохинон играет роль «подпитки», непрерывно регенерирующей быстродействующий метол. Результат — скорость метола плюс энергия гидрохинона, работающие совместно.
Комбинация «метол–гидрохинон» (MQ, Metol–Quinol) стала основой десятков рецептур, в том числе знаменитого проявителя Kodak D-76, введённого в 1927 году и применяемого фотографами по сей день. Типичный состав D-76: вода, метол, сульфит натрия, гидрохинон и бура — и ничего более.
Помимо гидрохинона и метола, в конце XIX века появился ряд других проявляющих веществ. Пирогаллол (1,2,3-тригидроксибензол) — один из старейших проявителей, известный с 1840-х годов: ценится за характерный тёплый тон и способность дубить желатин при проявлении, но окрашивает руки, лотки и негативы в стойкий жёлто-коричневый цвет. Амидол (дигидрохлорид 2,4-диаминофенола) ввёл Момме Андресен в 1892 году — уникальный проявитель, работающий без щёлочи, идеальный для печати на бумаге, но с короткой жизнью в растворе. Глицин (п-гидроксифенилглицин) — мягкий проявитель для тонкой портретной работы. Тем не менее именно комбинация MQ стала промышленным стандартом XX века и оставалась таковой до распространения цифровой фотографии.
Фиксирование желатиновых пластин и бумаг проводят тиосульфатом натрия — тем самым «гипо», что использовался и в мокром коллодионном процессе. Химия реакции остаётся неизменной:
Нерастворимый бромид серебра, не затронутый светом и проявлением, превращается в растворимый координационный комплекс — тиосульфатоаргентат натрия — и вымывается водой. Цианид калия, широко применявшийся в эпоху мокрого коллодия, к концу XIX века повсеместно уступил место безопасному тиосульфату: развитие массовой любительской фотографии не допускало присутствия смертельного яда в обиходе домашней тёмной комнаты. В XX веке для ускорения фиксирования стали применять тиосульфат аммония (NH₄)₂S₂O₃, который работает в два-три раза быстрее натриевого аналога и входит в состав так называемых быстрых фиксажей (rapid fixers).
Желатиновые сухие пластины, при всех достоинствах, унаследовали досадный недостаток предшественников: подложкой по-прежнему служило стекло — тяжёлое, хрупкое, громоздкое. Фотограф, отправляясь в экспедицию, нёс деревянные ящики с десятками стеклянных пластин; одна пластина формата 8×10 дюймов весила несколько сотен граммов.
Преодолеть это ограничение — заменить стекло гибкой, лёгкой, прочной подложкой — взялся человек без научного образования и фотографического опыта, но с редким сочетанием предпринимательской интуиции и инженерного упорства.
Джордж Истмен родился в 1854 году в Уотервилле, штат Нью-Йорк. После ранней смерти отца семья переехала в Рочестер, где четырнадцатилетний Истмен оставил школу и устроился рассыльным, а затем — клерком в местный банк. В 1877 году, планируя поездку на Санто-Доминго, Истмен приобрёл полный комплект оборудования для мокрого коллодионного процесса — камеру, штатив, палатку-тёмную комнату, склянки с химикатами, стеклянные пластины — за девяносто четыре доллара. Для банковского клерка это была серьёзная сумма. Поездка не состоялась, но столкновение со сложностью мокрого процесса определило всю дальнейшую жизнь Истмена: он решил сделать фотографию простой.
Прочитав в британских журналах о желатиновых сухих пластинах, Истмен начал варить эмульсии на кухне своей матери, экспериментируя ночами после рабочего дня в банке. К 1880 году Истмен запатентовал машину для равномерного полива пластин и основал Eastman Dry Plate Company — фабрику, выпускавшую стандартизированные желатиновые пластины стабильного качества. Но стекло Истмена не устраивало.
В 1884–1885 годах Истмен совместно с Уильямом Уокером разработал «американскую плёнку» (American Film): рулон бумаги, покрытый тонким слоем простого желатина, поверх которого наносили желатиносеребряный светочувствительный слой. После экспозиции и проявления эмульсионный слой вместе с несущим желатином отделяли от бумажной основы и переносили на прозрачный желатиновый лист. Процесс был трудоёмким, но доказал возможность отказа от стекла.
Решающий шаг совершили в 1888–1889 годах, когда химик компании Истмена — Генри Рейхенбах — разработал прозрачную гибкую подложку из нитрата целлюлозы. Материал был тем же, из которого готовили коллодий, — нитроцеллюлозой, — но отлитым в виде толстой упругой ленты из раствора с пластификатором (камфорой). Нитроцеллюлозная плёнка была прозрачна, гибка, достаточно прочна, легко сматывалась в рулон и весила ничтожную долю стеклянной пластины эквивалентного формата. Именно эта плёнка — желатиносеребряная эмульсия на нитроцеллюлозной основе — стала материальной основой фотографии XX века.
В июне 1888 года Истмен представил миру камеру «Kodak» — простую коробку с фиксированным объективом и однолинзовым затвором. В камеру был заряжен рулон плёнки на сто круглых кадров. Цена — двадцать пять долларов. Отсняв все сто кадров, владелец отправлял камеру целиком на фабрику в Рочестер. Там плёнку извлекали, проявляли, печатали отпечатки, заряжали новый рулон и возвращали камеру с готовыми фотографиями. Рекламный слоган Истмена — «You press the button, we do the rest» («Вы нажимаете кнопку — мы делаем всё остальное») — стал одним из самых знаменитых в истории рекламы и обозначил водораздел: впервые фотография разделилась на два независимых процесса — съёмку, доступную любому, и обработку, требующую специальных знаний и оборудования. Фотограф перестал быть химиком.
В феврале 1900 года Истмен выпустил камеру Brownie за один доллар; рулон плёнки стоил пятнадцать центов. В первый год было продано более ста пятидесяти тысяч камер. Фотография, прежде удел профессионалов и состоятельных любителей, стала массовым занятием — по замыслу Истмена, доступным даже детям. Рекламные объявления Brownie адресовались именно им.
Нитроцеллюлозная подложка, при всей практичности, несла смертельную опасность. Нитрат целлюлозы — ближайший химический родственник пироксилина, описанного в первой части в связи с открытием Шёнбейна, — вещество чрезвычайно горючее. Нитроцеллюлозная плёнка воспламеняется при температуре около 150 °C, горит с устрашающей интенсивностью, не гаснет при погружении в воду и выделяет токсичные оксиды азота. Десятки пожаров в кинотеатрах и архивах, вызванных самовоспламенением или возгоранием нитратной плёнки у раскалённых проекционных ламп, стали тяжёлой ценой за достижения раннего кинематографа. Более того, нитратная плёнка при ненадлежащем хранении разлагается и выделяет азотную кислоту, которая ускоряет дальнейшее разложение; процесс может завершиться самовоспламенением — без какого-либо внешнего источника огня.
Осознание опасности привело к поиску негорючей замены. Уже в 1908 году для любительской фотографии предложили «безопасную плёнку» (safety film) на основе ацетата целлюлозы — продукта этерификации целлюлозы уксусным ангидридом:
Ацетат целлюлозы негорюч в обычных условиях, прозрачен и гибок, хотя ранние диацетатные плёнки уступали нитратным в прочности и размерной стабильности. Триацетат целлюлозы, ставший промышленным стандартом к середине XX века, решил большинство этих проблем. Профессиональный кинематограф, однако, держался за нитратную плёнку вплоть до 1951 года — лишь тогда Eastman Kodak полностью прекратила её выпуск для кинопроизводства. С середины 1950-х годов для наиболее ответственных применений стали использовать полиэтилентерефталатную (полиэстеровую, лавсановую) подложку — практически лишённую недостатков предшественников: негорючую, размерно стабильную, стойкую к влаге, химикатам и старению.
Совокупный эффект четырёх нововведений — желатиновой эмульсии, спектральной сенсибилизации, новых органических проявителей и гибкой плёнки — трудно переоценить.
Время экспозиции сократилось с секунд и минут мокрого коллодия до сотых и тысячных долей секунды. Впервые стало возможно запечатлеть движение. Эдвард Мейбридж в 1878 году использовал специально сконструированную систему с нитяными затворами и мокрыми коллодионными пластинами для знаменитой серии «Лошадь в движении»; к 1890-м годам аналогичные снимки можно было сделать простой ручной камерой.
Исчезла необходимость в переносной тёмной комнате. Фотограф мог выйти из дома с камерой и кассетой готовых пластин или рулоном плёнки, отснять материал и проявить дома через часы, дни или недели. Экспедиционная, военная, репортажная фотография обрели невиданную мобильность.
Появились ручные «детективные камеры» — достаточно компактные, чтобы снимать незаметно, без штатива. Рождение моментального снимка — snapshot, случайного, неформального — стало возможным именно благодаря сухой пластине и гибкой плёнке.
Наконец, стандартизация промышленного производства означала, что качество фотоматериалов перестало зависеть от индивидуального мастерства фотографа-химика. Каждая коробка пластин, каждый рулон плёнки обладали предсказуемой чувствительностью, контрастом и зернистостью. Фотограф мог сосредоточиться на композиции и свете, а не на температуре серебряной ванны и свежести коллодия.
Желатиносеребряный процесс — сухие пластины, листовая и рулонная плёнка, фотобумага — безраздельно господствовал в фотографии более ста двадцати лет: от публикации Мэддокса в 1871 году до массового перехода на цифровую съёмку в 2000-х. Даже сегодня, когда подавляющее большинство фотографий создаётся сенсорами цифровых камер и смартфонов, желатиносеребряные материалы продолжают выпускать Ilford в Англии, Kodak в Америке, Foma в Чехии. Ими пользуются художники, энтузиасты и студенты фотографических школ.
Стеклянные сухие пластины формально вышли из массового обихода к 1930-м годам, уступив место плёнке, однако сохранялись в научной фотографии — астрономии, спектроскопии, рентгенографии — вплоть до конца XX века благодаря непревзойдённой размерной стабильности стекла. Тинтайп — порождение мокрого коллодия, описанное в первой части, — угасал медленнее всех и встречался на ярмарках до 1930-х и даже 1940-х годов.
Но эра сухой пластины и плёнки — эра желатина — стала тем временны́м пластом, в котором хранится практически вся фотографическая память человечества за 1880–2000 годы. Портреты и пейзажи, войны и революции, научные открытия и семейные альбомы — всё это запечатлено кристаллами галогенида серебра в тонком слое желатина, приготовленного из костей и шкур животных.
Мэддокс, скромный врач, хотел лишь одного: чтобы фотография не вредила здоровью. Результатом стала технология, которая определила визуальную культуру целого столетия. Технология, которую с равным правом можно назвать триумфом и химии, и щедрости: Арчер подарил миру коллодий, Мэддокс — желатин, Беннетт — созревание. Ни один из троих не получил вознаграждения, соразмерного значению открытия. И если сегодня в кармане лежит устройство, способное снять что угодно в любых условиях одним прикосновением, — стоит помнить, что к этой лёгкости привели полтора столетия химических экспериментов, начавшихся с хлопкового фартука фрау Шёнбейн и склянки желатина на кухне доктора Мэддокса.
покажу какие у нас еще есть попозже
Художник сторалсо ))))
Примерно так я себе и представляла, что где-то кто-то зассыт игнорить федеральный орган. А граждане - да ну их, перетопчатся