Цитаты из книги Я познаю мир. Астрономия

Джордано Бруно отстаивал не только систему Коперника, но был уверен, что в Солнечной системе могут быть и другие планеты, пока не открытые астрономами. Он утверждал также, что и планеты Солнечной системы, и само Солнце - лишь небольшая часть бесконечной Вселенной. "...Нужно принять, что существуют еще бесчисленные солнца, из которых многие для нас заметны в виде маленьких тел; но некоторые могут нам казаться меньшими звездами, хотя на самом деле они гораздо больше тех, которые кажутся нам чрезвычайно крупными... Вокруг этих солнц могут вращаться земли, имеющие большие или меньшие массы, чем наша земля" - писал он в своих сочинениях.

ГДЕ ВЕРХ И НИЗ У ЗЕМНОГО ШАРА? Когда вы впервые узнаете о том, что Земля имеет форму шара, и стараетесь осмыслить эту информацию, то у вас может возникнуть вопрос: "А почему люди на нижней стороне Земли не падают... на небо?" Это вполне нормальная реакция ребенка. А ведь бывало в старину, что иной взрослый человек, как, например, римский писатель Лактанций, всерьез возмущался: "Неужели найдется какой-нибудь взбалмошный мечтатель, который вообразит, что есть люди, ходящие вниз головой и вверх ногами? Что травы и деревья там растут, опускаясь вниз, и что дождь и град там падают снизу вверх?" Для правильного понимания мироустройства необходимо усвоить, что в космосе нет понятий "верх" и "низ", "вверху" и "внизу". Эти представления существуют только в сознании человека, имеющего под ногами опору (асфальт дороги, пол в доме или космической станции, стремена или палубу корабля). А где верх и низ для космонавта, который вышел в открытый космос? Над головой звезды - и под ногами звезды... Посмотрите на муху, ползающую по глобусу. Она совершенно одинаково ведет себя и на Северном полюсе, и на Южном, и на экваторе. Сразу становится ясно, что низ для нее там, где кончики ног касаются глобуса, а верх - с противоположной стороны. Конечно, человек не муха, и держит его на Земле другая сила, нежели муху на глобусе. Но этот пример помогает понять, что для полярников, работающих и на Северном, и на Южном полюсах, верх - это небо, а низ - опора под ногами, неважно, снег это, лед или пол. Низ - это направление к центру Земли, а верх - обратное направление, к небу и звездам. Точно так же и в космосе. У планет и звезд нет верха и низа, как нет их у комет, астероидов, метеоритов и туманностей.

Вселенная не очень-то молода. Но зато молодо Солнце, а Земля наша - вообще дитя по вселенским масштабам времени. А что касается возраста человечества (по этим же масштабам), то давайте представим себе весь период времени от Большого взрыва в виде одного года. Итак, Год Вселенной. Большой Взрыв - 1 января. Рождение Галактики - 1 мая. Возникновение Солнечной системы - 9 сентября, планеты Земля - 14 сентября, жизни на Земле - 25 сентября. Время от зарождения жизни до появления первых людей занимает весь декабрь. А дальше все события укладываются в одни сутки 31 декабря. Каменный век начался в 23 часа 00 минут. Человек сам добыл огонь в 23 часа 46 минут, начал рисовать в 23 часа 59 минут, пахать землю - в 23 часа 59 минут 20 секунд. Государства, письменность, астрономия возникли в 23 часа 59 минут 50 секунд. Рождение Иисуса Христа - 23 часа 59 минут 56 секунд. Эпоха Возрождения в Европе, Великие географические открытия, система Коперника - 23 часа 59 минут 59 секунд.

Всем известен закон всемирного тяготения Ньютона. Но если применить этот закон ко всей обозримой Вселенной для объяснения траекторий движения звезд и галактик, получается, что на Метагалактику приходится только 2 процента вселенской массы. Не хватает 98 процентов массы! И теория относительности подтверждает: для выполнения условий существования Вселенной не хватает тех же самых 98 процентов массы! Но Вселенная все-таки существует. Значит, и массы ее для этого вполне достаточно. Только современная наука пока не может ее найти. Поэтому астрофизики называют эти недостающие 98 процентов "скрытой массой". Где же скрывается эта масса? Ведь 98 процентов - это все равно, что 980 граммов из килограмма! Некоторые ученые предполагают, что скрытая масса находится в межзвездном пространстве, заполненном межзвездным газом и пылью. Кроме этого "наполнителя", пространство содержит огромное количество "темной материи". Наблюдаются даже "темные туманности". Одна такая темная туманность "Конская голова" известна с давних времен. Эта материя может состоять из неизвестных науке частиц, образовавшихся во время Большого взрыва. Еще в XIX веке В.Я. Струве предполагал, что в мировом пространстве наблюдается поглощение света межзвездной материей. В 1930 году это было доказано наблюдениями. Свет поглощается межзвездными пылевыми облаками большой плотности. В 1999 году астрофизики из университета штата Алабама (США) с помощью спутника НАСА обнаружили сильнейшее ультрафиолетовое излучение, исходящее из облака темной материи, масса которой больше массы нескольких галактик. Но таких облаков множество. Возможно, в них-то и находится скрытая масса.

На все тела действует сила тяготения! Земля притягивает все предметы, которые находятся в пределах действия ее силы. И чем больше масса тела, тем больше сила тяготения. Позже Ньютон доказал, что силы тяготения действуют везде во Вселенной. Но для нас, землян, важнее всего именно земное тяготение. В науке эта сила называется гравитацией - от латинского слова gravis - "тяжелый". Все тела притягиваются друг к другу тем сильнее, чем больше их массы и чем меньше расстояние между ними А поскольку любая планета состоит из множества тел и частиц (камней, песчинок, капель жидкости, ледяных кристаллов и т.д.), все эти части стремятся устроиться поближе друг к другу.. Поэтому и Земля, и планеты, и звезды стремятся принять самую экономичную геометрическую форму - сферическую, или шарообразную. Частицы газов также подчиняются закону всемирного тяготения. Поэтому атмосфера имеется только у планет с достаточно большой массой и силой тяготения.

Любые мысленные построения и числовые расчеты проверяются опытом, или экспериментов. В IV веке до Р.Х. великий ученый Древней Греции македонянин Аристотель из города Стагиры привел целый ряд убедительных доказательств шарообразности Земли. Во-первых, он сослался на свидетельства моряков и рыбаков. Они давно заметили, что корабль появляется из-за горизонта постепенно: сначала видны мачты и паруса, а затем уже корпус судна. Это - наблюдение с берега. А наблюдатель, стоящий на палубе корабля, видит, как при подходе корабля к дальнему берегу сначала встают из моря вершины гор, затем башни маяков и сторожевые вышки, и только по мере приближения моряки видят берег с людьми и морскими судами, стоящими у причалов. Другой аргумент Аристотеля был особенно веским для людей, взоры которых привлекало звездное небо. Кто путешествовал, тот знает, что чем дальше к югу, тем больше открывается на ночном небе новых созвездий, а знакомые звездные фигуры постепенно склоняются к северку и уходят за горизонт. То же самое, только в обратном порядке наблюдается при путешествии к северу. И наконец, тоже "с неба" взял Аристотель третий довод в пользу того, что Земля имеет форму шара. Он говорил, что "в противоположном случае во время лунных затмений мы не видели бы на Луне такого четкого круглого сегмента... А поскольку лунное затмение образуется земной тенью, то и земля должна иметь вид шара". Конечно, такое доказательство могли принять только те современники Аристотеля, которые наблюдали лунные затмения и понимали, отчего они происходят.

Черные дыры Вселенной Даже тот, кто никогда не интересовался загадками планет и звезд, наверняка слышал о "черных дырах Вселенной". Потому что об этих космических объектах ходит много слухов, чаще всего не имеющих никакого отношения к действительности. А виновато в этом слово "дыра", потому что многие люди понимают его в буквальном смысле. Как будто это в самом деле какое-то отверстие, некая пустота, куда проваливаются звезды, планеты и галактики. Хотя объекты, носящие такое название, совсем не похожи на отверстия и тем более на пустоты. Совсем наоборот. Так называемые "черные дыры" - объекты гипотетические, чье существование только предполагается. Хотя некоторые наблюдения подтверждают их реальность. Чтобы понять природу "черных дыр", надо проследить развитие звезды. Как известно, в недрах звезды работает термоядерная "топка". По мере выгорания термоядерного "топлива" происходит старение звезды. Жизненный путь звезды завершается по-разному. Звезды, остывая, становятся красными гигантами. Иногда красный гигант становится белым карликом. Некоторые звезды под действием сил гравитации сжимаются до такого состояния, что достигают плотности атомного ядра. В результате появляется нейтронная звезда. Согласно теории относительности Альберта Эйнштейна, при определенных условиях звезда (и даже целая галактика) может превратиться в невидимый объект - "черную дыру". Что же это за условия? По закону всемирного тяготения все тела и частицы во Вселенной испытывают взаимное притяжение. Силы тяготения особенно велики, когда притягиваются части внутри одного тела. Плотность космических тел может возрастать до огромных величин. Например, плотность "белого карлика" почти в миллион раз выше плотности Солнца. Плотность нейтронной звезды выше уже в 10 триллионов раз. Это трудно вообразить, но такая плотность вещества возможна. Однако и это еще не все. Когда массивное космическое тело достигает плотности, выражаемой числом с 96 нулями, оно становится черной дырой. Это значит, что при такой плотности космического тела сила гравитации притягивает к нему абсолютно все, что попадает в сферу притяжения. Даже свет от такой звезды не распространяется, потому что и фотоны (частицы света) притягиваются. А поскольку свет не излучается, звезда становится невидимой. Отсюда и название "черная дыра".

У Плутона очень необычная орбита - она наклонена к плоскости эклиптики на 18 градусов и очень вытянута. Поэтому при обращении вокруг Солнца Плутон иногда оказывается ближе к нему, чем Нептун. Благодаря такому приближению в 1978 году удалось открыть единственный спутник Плутона - Харон. Размерами Харон сравним со средними спутниками планет-гигантов. У Харона период собственного вращения и период обращения вокруг Плутона совпадают и между собой, и с периодом собственного вращения Плутона. Это значит, что Плутон и его верный спутник всегда повернуты друг к другу "лицом". Если бы на Плутоне оказался наблюдатель, он видел бы местную "луну" всегда в одной и той же точке черного неба. Эту пару планет, близких по размерам и массам, да еще и неотрывно смотрящихся "глаза в глаза", астрономы называют иногда двойной планетой Плутон-Харон. Да, небо на Плутоне-Хароне черное, а Солнце выглядит хоть и яркой, но далекой звездой. Однако полной темноты в дневное время нет - поверхность Плутона все же освещается далеким Солнцем, притом в сотни раз сильнее, чем наша Земля освещается Луной. Солнце - оно и на Плутоне Солнце! Мрачное, конечно, место - дальняя окраина Солнечной системы. Такое же мрачное, как юмор у тех астрономов, которые придумали названия для Плутона и Харона. Ведь Плутон (у греков - Гадес) - это бог подземного царства, обители мертвых. А Харон - не кто иной, как мифический лодочник, перевозящий души умерших через реку забвения Ахерон, в мрачный Аид, царство Плутона... но несмотря на черное небо Плутона и "черный юмор" астрономов, на полученных фотографических снимках самая дальняя планета выглядит не хуже других. Правда, без каки-либо подробностей...

Для измерения расстояний от Земли до Луны, планет и других объектов Солнечной системы астрономия пользуется астрономической единицей (а.е.), то есть величиной, равной 150 млн км. Это - расстояние от Земли до Солнца, величина громадная. Но в мире звезд и галактик расстояния настолько колоссальные, что для их измерения пришлось выбрать другую меру длины - световой год. Световой год - это расстояние, которое луч света проходит за один земной год. А величина в 1 парсек равна расстоянию в 3,26 световых года. Величину светового года нетрудно определить. Скорость света равна 300 000 км/с. Надо подсчитать, сколько секунд в году, и умножить на 300 000. Получится более 200 тысяч астрономических единиц. Если расстояние от Луны до Земли свет проходит за 1,3 секунды, а от Солнца - за 8 минут, то от ближайших звезд Альфа Центавра и Проксима он добирается до нас 4 года с небольшим. Вот что такое световой год и космические расстояния!

Происхождение солнечной системы [...] Наибольшее признание ученых завоевала гипотеза советского математика и полярного исследователя, академика Отто Юльевича Шмидта. Огромное холодное газопылевое облако, вращаясь вокруг Солнца, постепенно сплющивалось. Это происходило оттого, что частицы вещества на больших скоростях сталкивались, отчего нагревались и сплавлялись между собой. Более крупные куски притягивали к себе мелкие и становились все крупнее и тяжелее. Облако из камней и пыли превратилось в диск. Из диска образовалось несколько плоских колец вокруг Солнца, похожих на кольца Сатурна. Постепенно камни и пыль в этих кольцах сгруппировались в планеты. Падающие на них крупные камни приводили планеты во вращение. В недрах планет вещество оказывалось под огромным давлением и нагревалось до высоких температур. Внутренние процессы шли с выделением газов и паров. Так возникала атмосфера планет. Планеты с малой гравитацией утратили атмосферу. Планеты, имеющие плотную атмосферу, были лучше защищены от падения метеоритов. Со временем бомбардировка планет уменьшалась, поверхность планет охлаждалась.

Откуда берутся кометы? Принято считать, что далеко за орбитой Плутона располагается огромное скопление кометного вещества - так называемое облако Оорта, где и рождаются "хвостатые звезды". Что это за таинственное облако? Гипотезу о его существовании высказал в середине XX века голландский астроном Я. Оорт. Он предположил, что этот "кометный инкубатор" находится на расстоянии в 150 000 а.е. от Солнца. Облако Оорта, скорее всего, существовало не всегда. Его появление было вызвано космической катастрофой, произошедшей всего около 5 миллионов лет назад. Тогда между орбитами Марса и Юпитера взорвалась по неизвестной причине гипотетическая планета Фаэтон, масса которой, по расчетам ван Фландерна, была в 90 раз больше массы Земли.