Text
                    Коииунистои
стать
иожно
а1
1
ишь тогда, когда обогатишь
свою память ананием всех тех
богатств, которые вы1)а6отао1
1
0
чео1
1
овечество.
В.И•.JIEHHH


то� �­ ·-=· 2 Второе ••�аиие ! � Н3ДАТЕ.1 1 ЬСТВО ..-1 «ПРОСВЕЩЕНИЕ>� �_} �';.�":" i= 11 11
ат68�аа Д.JIЯ С РЕДНЕ Г О ��-- И СТАРШЕГО ВОЗРАСТА ВЦИВ@IОП@�ИВ 21 =+ 1 2+2+ •••
ГЛАВНАЯ РЕДАКЦИЯ Е. И . Афапасенко, Д. Д. Благой, Б. А. Воронцов-Вельями­ нов, П. А . Генкель, Ф. В . Герасин, Н. К. Гончаров, Б. А. Дехтерев, Г. Н. Джибладзе, А. В . Ефимов, К. А. Ива­ нович, И. А. Каиров, Л. А. Кассиль, М. П. Ким, Н. П. Кузин, А. Н. Леонтьев, А. Р. Лурия, А. А . Маркосян, А. И. Мар- кушевич (главный редактор), 1с. Л. Маршак !, В. А. Мезен­ цев, В. Ф . Натали, М. В. Нечкина, С. В . Образцов, Б. П . Оμ-· лов, .И . В. Петрянов, 10. Н . Писаржевс кийf, С. Д . Ска:эк11н, Ф. Д. Сказкин, А. А. Смирнов, А. И. Соловьев, И. М. Те­ рехов, Л. · И. · Тимофеев, С. Л. Тихвинский, Т. С. Хачату­ ров, Ю. В. Ходаков, Е. М . Чехарин, К. И . Чуковский, В. Н. 'Шацкая, Д. И . Щербаков, д . . . А. Эпштейн. Научные редакторы 2-ro тома А. И. Маркушевич, Б. А. Вор онцов-Вельяминов Заместители главного редактора Б. Л. Баμаш, И. В. Латышев
• (�ОJ.ЕРЖАНИЕ JillP НЕБЕСНЫХ TEJI Астрономия - наука о Вселенноii - Б . А. В о- ронцов-Вельяминов. . . . . . . 15 Как раави ва.-.ась 11аука о Все"'lенноl\ Астрономия в древности 11 в средние ве:ка - Ю. Г. П ерель. 19 Астрономия в древности. Астрономия в средние века. 24 ОтКопериикадоНьютона-Ю.Г.Перель 27 Закон всемирного тяготения - Г . А. А р и- сто в .....• .•.. ... ... .. 38 Приливыиотливы-Ю.А.Рябов . • .. 41 Как измеряют расстояние до небесных светил- Б.А.Воронцов-Вельяминов 44 Как работают астрономы - Б. А. В о р о н- цов-Вельям11нов. 46 Наблюдения в телескоп . Фотографирование звезд 49 Спектральный анализ Определение химического состава небес- ных тел . . . . . . . . . . • . . . . • . 50 Определение точного времени il координат светил. . . . . . . . . . . . 51 Радиоастрономия . . . . . . . • 52 Где работают астрономы . . . . . 54 По отечественным обсерватория м - Б . А . В о- ронцов-Вельями11ов. . . ... Что 11ы анаеи о Все.1енноl\ Звездноенебо-Ф.Ю.Зигель . .. . . 60 Вращение звездного неба . . . . . 63 Вид звездного неба в разных местах Земли 65 Изменение вида звездного неба в течение года . . • . . . . • . 67 Луна-Н.Н.Сытпнская Наш естественныii спутник Происхождею1е лунного света 68 Лунные фазы и лунные месяцы Лунные «моря» Лунные горы Видимая и иевидимая стороны Луны . Мир Луны .. .. . Солнце-Э.В.Конuнович Спокойное Солнце . . . . . . Солнечная активность Солнечные и лунные затмения - Г. А . П о н о- марева . . • . • • . . . .. . •.. . . Планеты солнечной системы - Н .Н. С ы т и н- с к а я .......•.... Далекие «земли» . • •• ,• • Меркурий - мир жары и холода «Вечерняя звезда» - Венера Земля .. . ... , . «Красная звезда» - Марс Планета-гигант - Юпитер Планета с кольцом-Сатурн Планеты Уран, Нептун и Плутон П.11анеты-крошки . . . . • . Кометы - Б. Ю . Левин Метеоры и метеориты-Е. Л. Кринов Метеоры .- dтмосферное явление Метеорные потоки . • • • Наблюдения метеоров Огненные шары - болиды Метеориты - вестники космоса Общий вид и размеры метеоритов Как падают метеориты Железный дождь Тунгусскиii метеорит-комета Из чего состоят метеориты Происхождение метеоритов Помощь населения в сборе метеоритов Звезды и глубины Вселенной - Б. А. 13 о р о н­ цов-Вельяминов Сколько звезд на небе? Звездные карты, атласы и каталоги Видимое и действительное. Светимости звезд * 69 70 7'!. 74 75 7!1 82 88 89 92 93 95 96 97 100 101 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117
0 «Градусники» для звездных температур Гиганты и карлики в мире звезд 118 Пары и тройки в звездном мире 120 «Дьявольские» звезды . • . . . 122 Маяки Вселенной - цефеиды . . 123 Вспыхивающие и другие загадоч ны е звезды Вспышки новых и сверхновых звезд - мировые катастрофы . . . . . ... . ..124 Звездные скопления и космическая пыль 125 Газовые туманности и межзвездный газ 127 Млечный Путь и Галактика, в которой мы живем ........ •. .. . .. . ..129 Д · руп1е галактики - островные вселенные 130 Бе сь:онечная Вселенная и наш адрес в ней 132 Как произошли Земля и другие небесные тела­ Б.А.Воронцов-Вель.ям·инов О первых «днях)> Земли . . . . . . . . 136 Откуда взялось газово-пылевое облако во- ь:руг Солнца? . . • . . . • . . . 137 Развитие Солнца, звезд и газово-пылевых облаь:ов . . . .. . • . . . . . . .- Нан астроиоиии поиогает че"1овеи}­ Астрономия в народном хозяйстве нашей стра- ны-К.А.Куликов. . . . 139 Время и ь:алендарь - Я. И. Шур. 145 Трудная задача . . . . . . • . Предь:и календаря . . . . . . . 146 Восьмилетка и девятнадцатилетка 147 Самыii простой и удобный . 148 Юлианский календарь . . . 150 Новыii стиль . . . . . . . 151 Хорош ли наш календарь? . 152 Календарь на 200 лет . . 155 Который час? . . . . . . . 156 Человек вышел в космос -И. А. Мина с я н 159 Первые искусственные небесные тела. . Законы движения искусственных небесных тел ....•....•.. :Изучение околосолнечного За пределами тропосферы . Межпланетный газ . . . •.....167 пространства 173 175 Магнитное поле Земли и пояса радиации Метеорное вещество ....• .. .. .•17 7 • Мы видели Землю из космоса - Ю . А. Гага­ рии, Г.С.тИ. тов!.П . .Р . Попович, А.Г. Николаев, В. Ф. Быко ' вск11й, В.В. Николаева-Терешкова, В. М. Но маров, К. П. Феок тистов, Б. Б. Егоров . .. ....... . ... 178 Астрономия и другие науки -Ю . Г .Перель 183 Исс.�1едовате.Jiи Все.'lеииоl Ю. Г. Пе рель Михаил Васильевич Ломоносов . 187 рильям Гершель . . . 189 Пьер Симон Ла11лас . . . . . 192 Джемс Бр адлей. . . . . . . 193 Фридрих Вильгельм Бе ссель . 194 Василий Яковлевич Струве . . 195 Мариан Альбертович Ковальскиii . 198 Федор Александрович Бредихин . 199 Аристарх Аполлонович Бе лопольск11ii . 201 Эдуард Чарлз Пикеринг . . . . . . . . 203 Генрих Норрис Рессел . . . . . . . . 204 Карл Шварцшильд и Артур Стзнш1 Эддингтон 205 Эдвин Хаббл . . . . . . . . . . . . . • 206 Григорий Абрамович Шайн . . . . . . . 208 Ученый-револ юционер Павел Карлов1Р1 Штернберг..... • . . . • . 210 Юные астроиоиы Люби теля м астрономии-Ю . Г . Пере ль 213 Телескоп астронома-любителя - В. А . Б р о н- ш т з н.. ...... ..•.......214 Астрономические наблюдения любителя астро­ номии-В.А.Бронштзн иН.К.Се- мак11н.... . . .......... 222 Наблюдения Солнца и солнечных затмений 223 Наблюдения искусственных спутников Зем- ли 11 метеоров . . . . . . • . . . 225 Наблюдения серебристых облаков . 227 Наблюдения Луны и планет . . 229 Наблюдения комет . . . . . . . 230 Наблюдения переменных звезд . Что можно увидеть в планетар1111 - fl. И. Ш у р 232 Как устроен аппарат «планетар11й» 234 (ft• •
Справочный отде.СJ Основные данные о небесных телах - И . Е. Р а- х лин ... ......•... ..•• . 236 Нраткая хронологическая табшща по истории астрономии и космонавтюш - Б. А . В о - ронцов-Вельяминов . . . . . . 241 Что читать по астрономии - Ю . Г. П ерель 242 Словарь-указатель - И. Е.Р а х ли н .•.•245 • Из ;�анимательной астрономии-Ю. Г. Пере ль 34, 41, 44, 69, 79, 98, 101, 118, 119, 121, 197 ЧИС.JIА 11 ФИГУРLI Несколько слов о математике -А. И . Мар- кушевич . " .•. ЧисоJiа Нак люди считали в старину и как писали ци­ фры-И.Г.Башмакова. . . . Счет двойками, троiiками 11 дюжинами Задача на взвешивание . . • . Наш устный счет . Счет у первобытных народов Первые нумерации Алфавитные нумерации «Псаммит)> Позиционные системы . . . . . . Простейшие неопределенные уравнения - В. И . Нечаев Пифагоровы треугольники . . . . . . Взвешивание груза на чашечных весах Раскройфанеры. . . . • . . . . . . Неопределенные уравнения ...• . . Рациональные и целые решения неопределен- 261 265 266 267 269 270 272 273 275 278 279 280 ных уравнений первой степени. Метод рассеивания . . . . . . • . • . . • • . • 281 Решение задачи о взвешивании .. ... . 282 Неопределенные системы уравнениii первой степени . . . . . . . . • . . . . . . . . 283 Решение задачи о раскрое фанеры ... ..28 4 Целые решения неопределенных уравне- ний степени выше первой . . . • . . . . . 285 Фиrуры и тeoJia Геометрия вокруг нас - М. В . Пото цкц i'r 287 Нак возникла геометрия - И. Г. Б а ш м а- кова.. . . . . . . . . . . . • . 293 Возникновение геометрии как науки . • . 2!J4 Построение дедуктивной системы . . • . . 295 Постулат о параллельных и неевnлидовы гео- метрии ..•.. •.. • •••. •2 97 Геометрические преобразования - И . М . Я г- ЛОМ , •• ••••• Что такое геометрия . . . Движения ....... . Преобразования по добия . Линейные преобразования . Эллипс .... • . .... Проективные преобразования Преобразования как основа классификации теорем. О различных геометриях - Н. И. П о л ь- ски й .....•.. С чего начинается изучение геометрии Как применяется rеометричесная теория Аксиома о параллельных .. .. . . . . Равна ли сумма углов треугольника 180° Нужны ли другие геометрии ... .• Чем -отлИчаются различные геометрии .• Уравнения и ф�;ниции Как люди учи.�шсь решать уравнения И. Я. Депм ан ..... . Метод двух ложных положений . . • Введение понятий неизвестного числа Квадратные уравнения . . . . . . . Уравнения степеней выше второii Что такое координаты и для чего они служат - В. А. Ефремович. .. Декартовы координаты точки . Простейшие задачи .... . Задание фигуры, состоящеii из бесчислен­ ного множества точек . . . Прямая ..••.... . . Основные задачи на прямую . 29!) 300 303 304 307 301! 309 311 313 315 316 318 320 322 323 324 326 327 328 330 331 333 334
Окружность . . . . . . . . . . . . . . Аналитическое решение геометрических задач .... .. .. ...... . Неразрешпмые задачи на построение . Полярные координаты . . . . . . • Координаты на сфере . . . Криволинеiiные координаты. Общая идея координат........... . .. Функциивприродеитехнике-Н.Я.Вилен- кин ...... Жесткость балки . . . . . . 336 337 338 340 341 342 Прогиб балки. . . . . . . 343 Сосредоточенная нагрузка . 344 ЧисJiо е. Натуральные логарифмы Один человек может удержать корабль. Радиоактивный распад вещества . . . . 345 Включение и выключение постоянного тока Остывание чайника . . . . . . . . . . . . Почему парашютист падает равномерно 346 Как измеряют высоту при помощи барометра Сколько топлива должна взять ракета 347 Гармонические колебания . Колебания маятника . . . . 348 Разряд конденсатора ...• Как соединить две трубы . Изгиб колонны . . . . . Затухающие колебания . . Вынужденные колебания . Сложение· колебаний . Би ения .......• Прпливы и отливы .. . Спектральный анализ . Как машина открыла теорему . Почему не работал трансатлантический набель ... ... . .. . . Радиоприемник и камертон . . Заключение . . . . . . . . . Интеграл и производная - В . Г . Бо лтя н­ скиii иН.Я.Виленкин Задача Кеш1ера . . . . . . . Математика за чаiiным столом . 349 350 351 352 354 Объем тела . Промер реки . 355 В автомобиле . 356 Интеграл Геометрическое вычисление интегралов 357 Интегриронанпе многочленов . ;�58 Применение интеr ралов . 359 Чудесная формула . 31Н Как измерить скорость полета пули Скорость радпоактивного распада 3Н2 Умеете ли вы проводить касательную? 363 Производная . • 31i4 П ропзводные многочленов . • 365 Пчелы-математики Как сделать самую большую коробку :ю6 Ба лка наибольшей прочности . 3Н7 Формула Ньютона -Лей бница . Произ1юдные синуса и косинуса 368 Производная показательной функции 369 Радиоактивныii распад . 370 Показательная функция в природе и тех- нике . • 371 Леверье и Адамс открывают новую планету Уравнение гармонических колебаниii 372 Моделирование . • • • 373 l\lноmества и операции Понятие множества - П. С.Алексан­ д ров Множества конечные и бесконечные . Взаимно-однозначное соответствие между двумя множествами . Счетные множества . • Множество всех рациональных чисел счетно . Множество всех деiiствительных чисел не- счетно . • • • Мощность множества . Алгебра множеств 11 алгебра логию1 и. м. яглом. • • • 374 37;) 377 378 379 380 383
Е mc2 Алгебра чисел . . . Алгебра м ножеств. . 384 «Нуль» и «единица» . 387 Удивительная алгебра . 387 Дополнение множества. Аналогия между сложением и умножением множеств . . . 390 Два способа задания множества. Множества и высказывания . . . . . . . . . . . . . 391 Алгебра множеств и алгебра высказываний 392 Отрицание. Отношение следствия 394 Законы мысли . . . . . . . . • . Правила вывода ...•. .. .. Алгебра векторов - А. М. Л опш и ц Арифметика направленных отрезков Направленные отрезки-векторы . Правила сложения векторов, приложен­ ныхвточкеР. . . . . . . Равнодействующая сила . . . 396 397 399 Особый вектор - вектор нуль Свойства операции сложения Сумма многих векторов . .. векторов 400 401 Векторная алгебра помогает геометрии Зачем изучают векторную алгебру Важная для геометрии алгебраическая формула ................ . 402 Задача о двух параллелограммах ..403 Экономное обозначение для радиус-век- торQв .........• ...•...404 Три задачи о треу гольнике . . . . . . . Задача о двух центральных шестиуголь- • пиках . . . . • . . . • • . . • . 405 Задача о двух серединах . . . . . . . . 406 Решите сами следующие задачи . . . . Чем занимается алгебра - В. Г. Бо лтя н- ский иН.Я.Виленкин 408 Числа и действия ..... Необычная конференция . Фундамент алгебры . Сила букв 410 411 412 Кольца Поля .. 2 2 2 ж+у==z • Разложение на множители и решение урав- нений . . . . • . . . . . . . . . . 413 Разложение чисел на множители 413 Удивительное разложение . . . . 414 Разложение многочленов на множите:ш Разложение многочленов на множители 11 решение уравнений • • • • . . . . . . 415 Основная теорема алгебры многочленов 416 Решение уравнений в радика11ах . . Циркуль и линейка . . . . 417 Группы . . . . . . . . . 419 Умножение геометрических преобра3о- ваний ..... •... .. .•.. . . Что такое равные фигуры . . . . . . . 42U Группы геометрических преобразований 421 Разные геометрии . . • • 422 Группы симметрии . . . . Задача о раскраске куба . 423 Симметрия в природе . Группы алгебраических преобра3ованиii 424 Абстрактная теория групп . 425 Заключение . . . . 426 11атеиати ка �·чи т пр едскааывать и управ"1ять Электронные вычислительные машины - Ю.И.Соколовскиii.. 427 428 429 430 431 432 434 435 436 437 Создать электронный арифмометр! Двоичная нумерация . . Считают лампы . . • . . . • Обязанности вычислителя . . • Возможен ли такой автомат? Главные части машины . . Инструкция для машины . Исполнение программы . . . Программа с преобразованиями . Универсальность машины • Автоматический перевод 438 ГЛуШКОD441 Что такое кибернетика? - В. М. Управляющие системы .
Информация и кодирование Алгоритмы и автоматы Теория автоматов и «умные» машины Машина самосовершенствуется Разумная машина - верный помощник человека . . . . . . . . . . · · Наукаослучайном -Б.В.Гнеденко. Обыденные представления . • . • . • . Примеры случайных событий . . . . . Зачем нужно изучать случайные явления Зарождение науки о случае . . . Теоремы сложения и умножения вероят- 442 442 443 446 447 452 453 454 455 ностеii • . . . . . . . . . •. Дополнительные исторические Закон больших чисел . . . . . 457 сведения 458 ...•.459 Некоторые современные направления раз­ вития теории вероятностей . . . . . . . . 460 () математических методах теори11 надежности- [;.В.Гнеденко ... • • . . 461 Зачем нужна теория надежности :О.fатсматика помогает конструктору 462 Резервирование и надежность . . . 463 Резервирование должно быть экономным 465 Теория игр -Е.С.Вент цель . . . . . 466 Чем занимается теория игр ...•.. Парная игра с нулевой суммой. Цена игры Игра в нормальной форме. Матрица игры 467 Примеры конечных игр. Принцип мини- макса .... . •. ..• .... .• ..468 Седловая точка. Чистая цена игры 470 Решение игры в смешанных стратегиях. Ос- новная теорема теории игр Вьцающиеся мате�1атики Архимед - И . Г. Башмако в а. Омар Хайям - А. П. Юш кевич. Франсуа Виет - М. В. Чирико в. Рене Декарт -М.В.Чириков Пьер Ферма - И. Г. Башмако в а Исаак Ньютон- И. Г. Башмакова о х 471 472 474 476 478 481 483 Готфрид Вильгельм Лейбниц - М . В . Ч и- риков ... . ...... Леонард Эйлер - А. П . Юш кевич . Карл Фридрих Гаусс - И. Г. Баш м а- кова .. . . . . . ... . Николай Иванович Лобачевский - И . Г. Баш- макова .. ...... ... .. э·варист Галуа-И. Г. Бамшакова .. Пафнутий Львович Чебышев - И . Г. Баш- макова .. .. ..... ... Софья Васильевна Ковалевская - М . В . Ч и- риков Справочн ыА OTfJ;e.J J Летопись знаменательных дат развития мате- матики - И. Г. Башмакова и 485 488 490 492 494 496 498 А.П. Юшкевич . . . . . · . 501 Зарождение математики . .. . . . . . . Возникновение математики как науки. По­ строение первых математических теориii (математика древней Греции). . .... Математика стран Дальнего, Ср еднего и Бл ижнего Востока Математика европейского и эпохи Возрождения средневековья Период математики переменных (XVII-XVIII вв.) ....• . величин Период современной математики (XIX - ХХ вв.). . . . . . ... ... . Математические олимпиады-И . С .Петр а к о в Чточитатьпоматематике -В.И.Битюц- 502 503 504 505 ков...........• . . . . 507 Словарь-указатель-В.И.Битюцков. . . 510 • Занимательные задачи и вопросы-Б . А. К о р­ демский.............290, 291, 294, 303, 307, 309, 310, 312, 321, 325, 326, 328, 329, 336, 353, 372, 373, 380, 382, 38е, 395, 439,451, 452, 461, 465, 466, 471, 500
И.JI.ЛЮСТРАЦИ И ПА ОТДЕ.11ЬВЫХ "1 ИСТАХ Газовая туманность в созве здии Ориона (цветнаяфотография)•........ • 16-17 На обороте: Газоваятуманность Ры- бачья сеть в созвездии Ле бе дя (цветная фотография). Николай Коперник (художник Я. Матейка) На об.ороте: Тихо Браге (худож­ ник Р. Ж . Авотин). Анте нны радиотелескопа (фотография) •• На обороте:Крупнейший в Европе телескоп-ре фле ктор (фотография). 1\арта звездного неба (картограф Е. Я . Мару- сов) ...•• • .••...••.• Полная Луна (фотография) • • . . • На обороте: Горныйхребетна Луне (фотография). Условная схема, изображающая влияние на Землю солне чных явлений;, сопровож- дающих вспышку (художник Р. Ж . Аво- тин) ....... ••. ... ... •.. На обороте: СхемастроенияСолнца (художник Р. Ж. Авотин). · Вид Солнца в лучах ионизированного каль­ ция(фотография)••.••• • . . . • . Наобороте:Вид солнечнойкоровыв зпохи минимума и максимума солнечных пяте н (фотография). Полное солнечное . затмение (художник Р. Ж. Авотμн) •••.. • · • • •... На обороте:Границадilяиночи(цвет- ная фотография). · Планеты Марс и Сатурн (художник А. С. Де- нисов)... • • • • • • . • ••• · · На обороте:Комета Донати (художник Н. М. Ко.1 1 ьчиЦкий). Комета Брукса (фотография) ••••• . • На обороте: И:амевение вида кометы Аре нда - Ролана при ее приближении к Солнцу (фотография). Полное солнечное затмение. · (сфотографи­ рова11.о с само.1 1 ета) •. . . •. . . . . • • • На о б о р о т е: Фотография пролета яркого мете о рита. Паде ние Сихотз-Аливского метеорита (ху­ дожник Р. Ж. Авотин) •• ••.. ••• . На обороте:ЗвездныйдождьвЛенин­ граде (художник Р. Ж. Авотин) . 32-33 48-49 64-65 72-73 76-77 80-81 88-89 96-97 104-105 108-109 112-113 Большое Маге лланово Об лако (фотография) 116-117 На обороте: ТуманностьКонская го- лова (фотография). Участок Млечного Пути (фотография) . 124-125 На о б о р о т е: Крабовидная туманность (фотография). Спиральная галактика М 51 (фотография) 128-129 Н а о б'о роте: Спиральная галактика в созвездии Андроме ды (фотография). Разрез :о�емной ат мосфе ры и высоты, достиг- нутые различными летате льными аппара- таш1 (художник Р. Ж . Авотин) . . • . . . 164-165 На об о р о т·е: Первый космонавт Ю. А. Га- гарин в кабине космического корабля (цветная фотография). Взлет ра кеты (фотография) • . • • • • • . 168-169 На обороте: Ю. А. Гагарин перед подъемом в кабину космиче ского корабля «Восток� (фотография). Та к можно представить себе орбитальную космическую станцию (художник Р. Ж. Аво- тин) • . • • . . . . . . . . . . . • . . 176-177 На обо ро те: Удивите льное зре лище уви- дят космонавты на спутнике Марса· (ху- дожник Р. Ж. Авотин). ЗданиеМосковского планетария (фотография) 232-233 На обороте:Аппарат«планетарий»(фо- тография). Юный матем!Ы'ик (фотография) . . . . • • 260-261 На о б о р о т е: «Пое динок» (фотография). Задача о ра скрое фанеры (художник Ф. С. Бо- рисов). . . • . . • • . . . . . . . . . • • 280-281 На об о рот е: Фигуры, заполняющие всю плоскость (художник В. А . Брюн.) . Ге ометрия вокруг нас (художник Д. А. Ли- сичкин)•.... . . . . . . . . • . . • 288-289 Нао . бороте: Геометрические формыв строительных конструкциях (художник Д. А . Лисичкин). Разнообразные формы геометрических фигур (художнuк Д.. А. Лисичкин) . . . • • . . 292-293 На об о р о т е: Полуправ�льные много- гранники (художник Д. А. Лисичкин). Симметрия - один из видов ге ометриче- ского от ображения (художник Р. Ж . Авотин) 304-305 На об о рот е: Конические се че ния и циклоиды (художни� М. Д. Кисе.�ев11•1). Схе ма математического и физического мо- делирования (художник Jl. С. Вендров) . 352-353 На обороте: Функции в природе и •технике (художник Л. С. Вендров). Сложение 11 умноже ние множе ст в (худож- ник Б. А. Попов). . . . . . . • • • • • 396-397 На обороте: Орнаменты (художник Д. А. Лисичкин). Симметрия (художник Д. А. Лисичкин). 424-425 На обо роте: Многообразие форм сим- метрци кристаллов (художник Д. А. Ли- сичкин). Принцип действия эле ктронной вычислитель· ной машины (художник Ю. А. Макаренко) 432-433 На обо роте: Приме нение ;шектронных вычислите льных машин (художник В. А . Брюн). Кибе рнетика (художник Ю. А . Ма к а р енко) 468-469 На обороте: Игра «Осада и оборона го- рода» (художник А. А. Попов).
АСТРОНОМИЯ - BAJ'"RA О ВС&1ЕВИОЙ Из всех картин природы, развертывающихся перед нашими глаза­ ми, самая величественная - картина звездного неба. Мы часто лю5уемся ею в ясные, безлунные ночи, и она будит наше воображение. А недавно советский · человек полу чил возможность увидеть ка ртину Вселенной с борта косм ического кораб ля. «Вглядываюсь в черную темноту, что царит за стеклом иллюминатора. Невольно залюбовался ослепительным мерцающим блеском далеких звезд - так пишет летчик-космонавт Г. С. Титов. - Далекие, загадочные миры. Может быть, миллиарды лет назад вас населяли мыслящие существа . А мо­ жет быть, там сейчас, в наш век, существует цивилизация? Кто разгадает вековые та йны твои, Вселенная? Кто? Трудно ответить на этот вопрос. Не­ сомненно одно: разгадка близка». Мы можем облететь или объехать весь земной шар, наш мир, в кото­ ром мы живем. Звездное же небо - это необозримое, бесконечное про­ странство, заполненное другими мирами. Каждая звездочка, даже еле заметно мерцающая в темном небе, представляет собой огромное светило, часто более величественное, более горячее и более яркое, чем Солнце. Но все звезды находятся от нас несравненно дальше Солнца и потому кажутся слабо светящимися точками. Что это за миры, как далеки они от нас и как измеряются расстояния до них? Как произошли он и, как устроены, что было с ними в прешлом и что произойдет в будущем? Все эти вопросы изучает астрономия - наука о Вселенной. "Ученые смогли определить расстояния до звезд, узнать массу Солнца и его химический состав, предсказать будущие затмения Луны и Солнца, время появления хвостатых светил - комет. Но прошли многие века, прежде чем это удалось сделать. Когда же и как зародилась наука о Вселенной? "Уже в глубокой древности лт.оди следили за появлением Солнца над горизонтом, за движением его по небу, чтобы уЗнать, скоро ли оно опять опустится к горизонту и наступит ночь. По положению Солнца и звезд человек научился определять время 6уток. Давно человек подметил на небе группы звезд, ориентируясь по которым можно найти верное направление на суше и на море. Эти знания были нужны людям при всяком передвижении их по Земле. По мере развития человеческого общества ориентировка на суше и на море по небесным .светилам приобретала все большее значение. Древнейшие народы считали Землю плоской, а небо полушарием, опрокинутым над Землей. Самое Землю они считали неподвижной и дума­ ли, что все небесные светила каждые сутки обходят Землю вокруг. Не умея объяснить различные явления природы, люди стали обожествлять силы природы. Весь мир казался им полным чудес, творимых сверхъ­ естественными существами - богами. Появились служители богов - жрецы, которые все небесные явления толковали как проявление воли богов. В те далекие времена еще не мог­ ло быть и речи о научном объяснении явлений природы. Но, наблюдая
АСТРОНОМИЯ - НАУКА О ВСЕЛЕННОИ 18 небесные явления, люди постепенно накапливали все больше знаний о мире небесных светил. Они заметили на·небе несколько особенно ярких светил; которые то передвигаются среди созвездий вперед и назад, то непо­ движно стоят на месте. Эти блуждающие светила назвали планетами, в отличие от обычных звезд. Не понимая сложной картины явлений на небе, не зная истинных причин движения планет, люди пришли к ошибочным заключениям. Каждому из этих светил, в зависимости от его вида, цвета и особенностей движения, приписывались различные свойства. Планеты принимались за вестников богов, будто бы влияющих на земные события и на судьбы людей. Жрецы и прорицатели старались предсказывать раз­ ные события по расположению планет на небе. А господствующие классы общества вместе со жрецами пользовались суевериями в своих интересах, чтобы держать в страхе и покорности трудовой народ. Шли века. Все точнее становились наблюдения над небесными явле­ ниями, в том числе и над движением планет. Ученые, наблюдавшие звезд­ ное небо, подмечали закономерности в изменении расположения небесных светил. Они старались понять и объяснить причины видимого движения звезд, Луны, Солнца, планет. Становилось ясно, что объяснить эти явле­ ния невозмоЖно, если считать Землю неподвижной. Но за такие мысли, противоречившие религиозным взглядам, ученых жестоко преследовали. Как тяжким сном было сковано сознание человека, пока он не узнал истинного места Земли во Вселенной и не опроверг ошибочного представ­ .11ения о мире, центром которого якобы является Земля. В XVI в. польский астроном Николай Коперник доказал, что зем­ ной шар - лишь одна из планет, обращающихся вокруг Солнца. Землю освещает Солнце, а она отражает солнечный свет в пространство. Все другие планеты также не имеют собственного света и тоже отражают лучи Сол:u:ца. Луна - ближайшее к нам небесное тело; она обращается вокруг Земли и является ее спутником. Таиие же спутнини позже были открыты и у многих других планет. Все планеты и Солнце представляют собой еди­ ную солнечную систему, в центре которой находится гигантское, само­ светящееся Солнце. Бесчисленные звезды не укреплены на поверхности небесного купола, как думали в древности. Звезды находятся на различ­ ных расстояниях от Земли, далеко за пределами солнечной системы. Каждая звезда - это такое же солнце, как и наше. Русский ученый В. Я . Струве около 130 лет назад впервые измерил расстояние до одной из ближайших звезд. Оно оказалось громадным. Об этом расстоянии можно составить представление, если взять самую боль­ шую в природе скорость - скорость света. Луч света проходит за секунду 300 тыс. км. От Солнца к нам он доходит за 8,5 минуты, а от ближайшей звезды - более чем за четыре года. Во Вселенной есть звезды, свет от которых идет к Земле миллионы, сотни миллионов и миллиарды лет! 1 Фотоrраф11я rааовой туманности в созвездии Ориона; 11ноrда ее можно заметить нево­ оруженным rлааом. Это rиrантское облако, состоящее из разреженноrо rаза и косми- _ .. ._ ческой пыли. Астрономы предJiолаrают, что в таких облаках образуются звезды. .,. .. . На о б о р о т е: Фотоrраф11я rааовой т)·манноет11 Рыбачья сеть в созвездии Лебедя.
АСТРОНОМИЯ - НАУКА О ВСЕЛЕННОИ Изучая небо, :каждый может убедиться , что на нем происходят различные изменения. Вот вспыхнула новая звезда и на несколько дней затмила своим светом другие звезды . Какая мировая катастрофа породи­ ла вспышку ее блеска? Вот появилось в пределах солнечной системы новое небесное тело - :комета с большим, как бы огненным хвостом , охватившим полнеба. Про­ летая быстро сквозь строй планет , комета плавно огибает Солнце и уда­ ляется в неизвестность. А иная комета , кружась вокруг Солнца подобно планетам , рассыпается на рой мельчайших невидимых камешков. Камеш­ ки эти несутся с огромной с1\оростью и, влетая в атмосферу Земли , раска­ ляются и светятся. Тогда в темном небе сверкают «падающие звезды» - метеоры. По большей части они превращаются в пар , но некоторые , покруп­ нее , долетают до Земли . Камень с неба! Это вестник далеких миров. Его можно увидеть в му­ зейной витрине . Астрономы и Jiюбители астрономии заботливо собирают оекошш упавпiих с неба иамней. Маленьиий иусочек , упавший с неба, состоит из тех же веществ , что и наш земной шар. А это значит , что и вооб­ ще небесные тела по своему составу в принципе не отличаются от Земли. Но , конечно , те же вещества на других небесных телах могут находиться совсем в ином состоянии , чем на Земле. Иногда на небе в зимн . юю ночь , l\aI\ лучи цветных проженторов , хо­ дят, пере1\рещиваясь , лучи полярных сияний . В это же время сильно ко­ леблется магнитная стрелна , а радиоприемнин начинает громко трещать. Какова причина этих явлений? Ученые очень много сделали для выяснения всех этих и многих дру­ гих грандиозных и сложных явлени й, происходящих во Вселенной. Постепенно челове1\ все глубже познает Вселенную. После великого открытия Коперника непрерывно расширяются доступные для наблюдений пределы 1>осмического пространства . Передовые ученЫе разны� стран де­ лали и теперь делают выдающиеся открытия в науке о Вселенной. Для развития астрономии много сделано и делается в нашей стране. В самом конце XVII в. царь Петр 1 от�рыл в Москве в Сухаревой баш­ не школу , где обучали астрономии. Позже в Петербурге открылась об­ серватория при Академии наук . Благодаря трудам М. В . Ломоносова и других выдающихся ученых , его современников и продолжателей , астро­ номия в нашей стране давно уже достигла высокого уровня развития. Составление :карт страны требовало точного определения положе­ ния городов на Земле , а это можно сделать только по звездам . Для изуче­ ния расположения звезд на небе и исследований строения звездного мира в 1839 г. под Петербургом на Пул:ковсних холмах была построена :круп­ нейшая обсерватори я, :которую называли астрономич . ес:кой столицей мира. Сюда приезжали учиться точным наблюдениям астрономы из Западной Европы и Америки. Кроме Пулковс:кой , у нас теперь есть много других обсерваторий . На них ведется изучение неба. Советская астрономия занимает виднейшее место в мировой науие. 4 оl\тября 1957 г. в СССР был произведен впервые в мире успешный за- •2 д.э.т.�· :1.7
АСТРОНОМИЯ - НАУКА О ВСЕЛЕННОИ 1.8 пуск искусственного спутника Земли . За первым спутником последова ли многие другие , пролагая путь к межпланетным путешествиям, к осущест­ влению давнишней мечты человечества - проникнуть в глубины Вселен­ ной. Советские космонавты Ю. А . Гагарин и Г. С . Титов первыми пронин­ ли в космос на носмичесних кораблях. За ними полетели другие совет­ сние носмонавты: А. Г. Николаев, П. Р. Попович, В. Ф. Бьшовский, В. В. Терешкова , В. М . Номаров , l\. 11. Феоктистов , Б. Б. Егоров. Теория запуска ранет и носмичес1шх нораблей опирается в значи­ тельной степени на данные астрономии. Советские, астрономы разрабаты­ вают науку о Вселенной в сотрудничестве с передовыми учеными других стран. В капиталистических странах правящие круги стремятся исполь­ зовать достижения науки , и в частности астрономии , в своих интересах. Некоторые буржуазные ученые , находясь в плену религиозных представ­ лений , делают ошибочные выводы из своих исследований , неправильно толкуют научные открытия . В августе 1958 г. в Москве состоялся Международный съезд астро­ номов , в котором приняли участие ученые почти 40 государст в. На этом съезде особенно ярко подтвердилось значение достижений советской астро­ номии , ее передовая роль в мироnой науке. На международных совещаниях и конференциях, ежегодно происходящих в разных странах , советские астрономы всегда выступают в качестве активных участников. В октябре 1961 г. XXII еъезд l\оммунистической партии Советского Союза принял грандиозную , невиданную в истории программу построе­ ния коммунистического общества в нашей стране. В осуществлении этой программы большая роль принадлежит науке . Перед советскими астро но­ мами стоят волнующие задачи в развитии знаний о Вселенной и освое­ нии космоса в пределах солнечной системьi. Астрономия не только раскрывает тайны глубин Вселенной , но и по­ могает людям в их практической деятельности: в составлении точных карт поверхности Земли , правильном определении курса кораблей и самолетов, Службо точного времени и во многом другом . Юные читатели «Детской энциклопедию>! Если вы захотите стать астрономами , то перед вами откроется безбрежное поле для творческой деятельности. •
RAit РAflBИBA.JIACЬ нл;vкл О· BCE.JIEHHOЙ АСТРОНОМИЯ В ДРЕВНОСТИ 11 В СРЕДНИЕ ВЕКА Астроuомпи в древности Астрономия - древнейшая наука. Она воз­ юшла, I\al\ указывал один из великих осново­ положюшов научного коммунизма - Фридрих Энгельс, в связи с практичес1шми потребно­ стями людей. Основным занятием древнейших народов было с1штоводство и земледелие. Поэтому им нужно было иметь представление о явлениях природы, об их связи с временами года. Люди знали, что смена дня и ночи обусловлена вос­ ходом и заходом Солнца. В древнейших госу­ дарствах: Египте, Вавилонии, Индии и других­ земледслие и скотоводство регулировались та­ кими сезонными (т. е. повторяющимися в одни и те же времена года) явлениями природы, нак разливы больших рек, наступление периода дождей, смена теплой и холодной погоды ит.д. Давние наблюдения неба привели к от�<рытию связи между сменой времен года и такими не­ бесными явлениями, нак изменение поJiуден­ ной высоты Солнца в течение года, появление на небе с настуllлением вечерней темноты яр ­ них звезд. 19
КАК РАЗВИВАЛАСЬ НАУКА О ВСЕЛЕНIЮЙ Таким образом , еще в глубокой древности были заложены основы календаря , в котором основной мерой л.ля счета времени стали сутки (смена дня 11 ночи) , меся ц (промежуток между двумя новолуниями) и год (время видимого пол­ ного оборота Солнца по небу среди звезд). Календарь был необходим в первую очередь для того , чтобы с известной точностью рас­ считывать время начала полевых работ. Еще в седой древности была установлена приблизи­ тельная продолжительность года - 365 1i4 су­ то1<. На сам()М деле продолжительность года (т. е. периода обращения Земли вокруг Солнца) составляет 365 дней 5 часов 48 минут 46 секунд­ на 11 минут 14 секунд меньше , чем 365 1/4 су­ ток. Эта «приблизительностм давала себя знать тем , что с течением времени календарь расхо­ ди.пся с природой ; ожидаемые сезонные янле­ ния наступали несколько раньше, чем они долж­ ны былll наступить по календарю. С каждым годом это расхождение увеличивалось, и нужны были наблюдения неба и земных явлений , чтобы постоя нно уточнять каJ1енДарь, «сближатм его с природой. Такие наблюдения и велись в неко­ торых странах Древнеrо Востока. С течением времени было ·обнаружено, что , кроме Солнца и Луны , есть еще пять светил , которые постоя нно перемещаются по небу ере- 28 ди звезд. Эти «блуждающие» светила - плане­ ты - впоследствии были названы Меркури­ ем , Венерой , Марсом, Юпитером и Сатурном. Наблюдения позволили также подметить на небе очертания наиболее характерных созвездий и установить периодичность наступления та1шх явлений , как солнечные и лунные затмения. Наблюдая небесные явления на протяжении тысячелетий, люди еще не знали вызывающих их причин. Звезды и планеты они видели как светящиеся точки на небе , но об их действите.'lь­ ной природе , так же как и о природе Солнца и Луны , им ничего не было известнQ. Не поюшая природы небесных светил , не зная законов раз­ вития человеческого общества и истинной при­ чины войн и болезней , люди обожествляли све­ тила , приписывали им влияние на судьбы лю­ дей и народов. Так возникла лженаука астро­ логия , пытавшаяся предсказывать судьбы лю­ дей по движен . иям небесных светил. Подлинная наука давно опровергла выдумки астролопш. Наука и религия глубоко враждебны друг другу. Наука открывает законы природы 11 помогает людям на основе этих законов исподь­ зовать природу в своих интересах. Религия, наоборот , всегда внушала людям чувство бес­ помощности и страха перед природой. Она всегда опиралась не на знания , а на суеверия Старинная иидийская обсерватория.
и предрассудки и мешала развитию науки . В древности , когда люди не знали законов при­ роды , влияние религии и ее служителей - жре­ цов - на народ было особенно сильным . Так как жрецы играли большую роль в хозяйст·венной 11 политической жизни древневосточных госу­ дарств , они были заинтересованы в астрономи­ ческих наблюдениях и широко испо.11ьзовали их; эти наблюдения им были нужны и для уста­ новления дат религиозных праздн иков . Однако хозяйственный уклад древних го­ сударств с их примитивным земледелием, ско­ товодством и ремеслом , основанным на ручном труде рабов , не требовал еще сколько-нибудь высо:кого развития науки и техники . Поэтому астрономические наблюден ия , проводившиеся в государствах Древнего Востока - Египте, Вави­ лонпu , Индии - на протяжении многовековой истории, не могли привести к созданию астроно- 1111ш как науки, способной объяснить устройст­ во Вселенной . Одна1ю уже тогда астрономы стран Древнего Вос тока достигли больших успехов в своих наблю­ денпях неба , научились предсказывать насту­ пление затмений и настойчиво следили за дви­ Ji\енпем планет. Задолго до нашей эры астрономы состав­ ля:ш так называемые звездные каталоги - сппсю1 наиболее ярких звезд с указанием пх положения на небе . Астрономические знания , накопленные в Египте и Вавилоне особен но в VI-V вв . до н. э . , заимствовали древние греки . В древ­ ней Греции имелись более благоприя тные ус.11овия для развития науни . Первые греческие ученые в это время пыта­ ш1сь доказать , что Вселенная существует без участия божественных сил . Греческий фило­ соф Фалес в VI в. до н. э. учил, что все сущест­ вующее в природе - и Земля и небо - iюзник­ ;:ю из одного «первоначального» элемента - воды . Другие ученые считали таким «первона­ ча.1ьным)> элементом огонь :цли воздух . В VI ·в . до н. э . греческий философ Гераклит высказал гениальную мысль , что Вселенная никогда ни­ кем не была создан а, она всегда была , есть и будет , что в ней нет ничего неизменного - все движется, изменяется , развивается. Эта замеча­ тельная мысль Гераклита впоследствии легла в основу подлинной науки, изучающей законы развития природы и человеческого общества. Многие греческие ученые , однако , наивно полагали , что Земля - самое крупное тело во Вселенной и находится в ее центре. При этом они вначале . считали Землю неподвижным пло- АСТРОНОМИЯ В ДРЕВflОСТИ И В СРЕДНИЕ ВЕКА Аристотель - величайший ученый древней Г реции. ским телом , вокруг К(\торого обращаются Солн­ це , Луна и планетьr. Позднее , систематичесl\и наб-71юдая природу , ученые пришли к выводу, что Вселенная и Земля , на которой мы живем , устроены гораздо сложнее, чем это представ- . ляется неискушР.нному наблюдателю. В конце VI в. до н. э. Пифагор впервые, а за ним в V в. Парменид высказали предположение , что Зем.1я - тело не плос:кое , а шарообразное. Крупным достижением науки было учение греческих философов Левюшпа и Демокрита. Они утверждали , что все существующее со­ стоит из мельчайших частиц материи - атомов и что все явления природы совершаются без ка�юго-либо участия богов и других сверхъесте­ ствен ных сил . Позднее, в IV в. до н. э. , с изложением своих взглядов на устройство Вселенной вы­ ступил Аристотель - величайший из ученых и философов Греции . Аристотель занимался всеми науками , которые были извеетны в ту 21
КАК РАЗВИВАЛАСЬ НАУКА О ВСЕЛЕННОИ :шоху ,- физикой , минералогией , зоологией и др . Он много занимался также вопросами формы Земли и ее положения во Вселен ной . При помощи остроумных соображений Аристотель доказал шарообразность Земли. Он утверждал , что лунные затмения происходя т, когда Луна попадает в тень, отбрасываемую Землей . На ди­ ске Луны мы видим край земной тени всегда круглым. И сама Луна имеет выпуклую , скорее nсего шарообразную форму . Таким путем Аристотель пришел к выводу , что Земля , безусловно, шарообразна: и что шарообразны , по-видимому , все небесные тела. В то же время Аристотель считал Землю центром Вселенной , крупнейшим ее телом , во­ круг которого обращаются все небесные тела . Вселенная , по мнению Аристотеля , имеет конеч­ ные разм еры - ее как бы замыкает сфера звезд . Своим авторитетом , который и в древности, И в средние века считался непреренаемы м, Аристо­ тель занрепил на много венов ложное мнение , что Земля - неподвижный центр Вселенной . Это мнение разделяли и позднейшие греческие ученые. В дальнейшем его приняла как непре­ ложную истину христианская церковь . Впоследствии , уже в XVlll в. , великий рус­ ский ученый М. В. Ломоносов , всю жизнь стра­ стно боровшийся за торжество науки над суе­ верием, оглядываясь на прошлые века , писал, что в течение многих веков «идолопоклонниче­ ское суеверие держало астрономическую Землю .н своих челюстя х, не давая ей двигаться ». Однако и в Греции после Аристотеля неко­ торые передовые ученые высназывали смелые и правильные догадки об устройстве Вселенной. Живший в 111 в. до н. э. Аристарх Самос­ ский считал , что Земля обращается вокруг Солнца . Расстояние от Земли до Солнца он оп­ ределил в 600 диаметров Земли . На самом деле это расстояние в 20 раз меньше действитель­ ного , но по тому времени и оно казалось нево­ образимо огромным. Однако это расстояние Ари­ старх считал ничтожным по сравнению с рас­ стоянием от Земли до звезд . Эти гениальные мысли Аристарха , через много веков подтверж­ ден ные открытием Коперника , не были поняты современниками . Аристарха обвинили в безбо­ жии и осудили на изгнание , а его правильные догадки были забыты . В конце IV в. до н. э. после походов и за­ воеваний Александра Македонского греческая культура проникла во все страны Ближнего Востока . Везникший в Египте город Александ­ рия стал крупнейшим культурным центром. В Александрийской академии, объедин яв- 22 шей ученых того времени, в течение нескольких веков велись астрономические наблюдения уже при помощи угломерных инструментов. Алек­ сандрийские астрономы достигли большой точ­ ности в своих наблюдениях и внесли много но­ вого в астрономию . В 111 в. до н. э. александрийский ученый Эратосфен впервые определил размеры земного шара (см . том 1 ДЭ). Во 11 в. до н. э. великий александрийский астроном Гиппарх , используя уже накоплен­ ные наблюдения , составил каталог более чем 1000 звезд с довольно точным определением их положения на небе . Гиппарх разделил зве­ зды на группы и к каждой из них отнес звезды примерно одинакового блеска . Звезды с наи­ большим блеском он назвал звездами первой величины , звезды с несколько 11 1 еньши11 1 бле­ ском - звездами второй величины и т. д . Гип­ парх ошибочно считал , что все звезды находят­ ся от нас на одинаковом расстоянии и что раз­ ница в их блеске зависит от их размеров . В действительности дело обстоит иначе: звезды находятся на различных расстояниях от нас . Поэтому звезда огромных размеров , но находящаяся на очень большом расстоянии от нас, будет по своему блеску казаться звездой далеко не первой величины. Наоборот , звезда первой величины может быть по своим разме­ рам весь11 1 а скромной , но находиться сравнитель­ но близко от нас . Однако гиппарховы «величи­ ны» как обозначение видимого блеска звезд сохранились до нашего времени . Гиппарх правильно определил размеры Луны и ее расстояние от нас. Сопоставляя результаты личных наблюдений и наблюдений своих пред­ шественников , он вывел продолжительность солнечного года с очень 11 1 алой ошибкой (только на 6 минут) . Позднее , в 1 в. до н. э . , александрийские астрономы участвовали в реформе календаря , предпринятой римским ДИI\татором Юлием Це­ зарем . Этой реформой был введен календарь , действовавший в Западной Европе до XVI - XVlll вв. , а в нашей стране - до Великой Ок­ тя брьской социалистической. революции. Гиппарх и другие астрономы его времени уделяли много внимания наблюдениям за дви­ жением планет . Эти движения представлялись им крайне запутан ными. В самом деле , направле­ ние движения планет по небу как будто перио­ дически меняется - планеты как бы описывают по небу петли . Эта кажущаяся сложность в дви­ жении планет вызы вается движением Земли во­ :круг Солнца- ведь мы наблюдаем планеты с
Земли, которая сама движется . И когда Земля «догоняет» другую планету , то кажется , что планета как бы останавливается , а потом дви­ жется назад . Но древние астрономы , считавшие Землю неподвижной , думали , что планеты дей­ ствительно совершают та�ше сложные движения ВОl\руг Земли . Во 11 в. н . э . александрийский астроном Пто­ лемей выдвинул свою «систему мира» . Он пы­ тался объяснить устройство Вселенной с учетом видимой сложности движения планет. Считая Землю шарообразной , а размеры ее ничтожными по сравнению с расстоя нием до планет и тем более до зве3д , Птолемей , однако, вслед за Аристотелем утверждал , что Земля - неподвижный центр Вселен ной . Так как Пто­ лемей считал Землю центром Вселенной , его системамирабыланазванагеоцентри- ческой1• Вокруг Земли , по Птолемею , движутся (в по­ рядие удаленности от Земли) Луна , Меркурий , Венера, Солнце, Марс, Юпитер , Сатурн , звез­ ды. Но если движение Луны , Солнца, звезд правильное круговое , то движение планет гораздо сложнее. Каждая из планет , по мнению Птолемея , движется не вокруг Зем­ ли , а вокруг некоторой точки . Точка эта в свою очередь движется по кругу , в центре ко­ торого находится Земля . Круг , описываемый планетой вокруг движущейся точки , Птолемей назвалэпициклом,акруг,покоторому движется точка около Земли ,- деф ерентом. Трудно представить себе , чтобы в природе могли совершаться такие запутанные движения , да еще вокруг воображаемых точек. Такое искусственное построение потребовалось Пто­ лемею для того , чтобы , основываясь на ложном представлении о неподвижности Земли , распо­ ложенной в центре Вселен ной , объяснить ви­ димую сложность движения планет . Птолемей был блестящим для своего време­ ни математиком . Но он разделял взгляд Ари­ стотеля , который считал , что Земля неподвиж­ на и только она может быть центром Вселенной. Система мира Аристотеля - Птолемея ка­ залась современникам правдоподобной . Она да­ вала возможность заранее вычислять движение планет на будущее время - это было необхо­ димо для ориентировки в пути во время путеше­ ствий и для календаря . Эту ложную систему признавали почти полторы тысячи лет. Геоцентрическая система мира Птолемея появилась в то время , когда и Египет и Греция i Ге - по -гречески «земля*· АСТРОНОМИЯ В Д РЕВНОСТИ И В СРЕДНИЕ ВЕКА Система мира по Птоле мею. " " " + + .. . .. . .. . + уже были завоеваны Римом . Потом пришла в упадок Римсная империя , I\ которому ее при­ вели изживший себя рабовладельческий строй , войны и нашествия других народов. Наряду с разрушением огромных городов истреблялись памятники греческой науки . На смену рабовладельческому строю при­ шел феодальный строй . Христиансная религия , распространившаяся к этому времени в стра­ нах Европы , признала геоцентрическую систе­ му мира согласной со своим учением. В основу своего миропонимания христиан­ ство положило библейскую легенду о сотворе­ нии мира богом за шесть дней . По этой легенде Земля является «средоточием» Вселен ной , а не­ бесJlые светила созданы для того , чтобы осве­ щать Землю и украшать небесный свод . Всююе отступление от этих взглядов христианство беспощадно преслед9вало . Система мира Ари­ стотеля- Птолемея , ставившая Землю в центр мироздания , I\al\ нельзя лучш · е отвечала хри­ стианскому вероучению , хотя многие «отцы церк­ ви» отназывались признавать именно те положе­ ния этой системы мира , которые были верными, например положение о шарообразности Земли. В христиансних странах получило признание и широко распространилось «учение» монаха Козьмы Индикоплова, считавшего Землю пло­ ской , а небо как бы «крышкой» над ней . Это учение было возвращением к самым примитив­ ным представлениям древнейших народов об устройстве Вселенной. • 23
КАК РАЗВИВАЛАСЬ НАУКА О ВСЕЛЕННОИ Астроноиив в сре.1 1, 11ие века. В средние века восточные страны, значитель­ но обогнали Европу в развитии науки . Tai,, в Индии и в основан ном в VII-VIII вв . Араб­ ском халифате астрономия сделала большие успехи и превзошла в отношении точности наблюдений уровень, достигнутый в свое вре­ мя греческой астрономией. Арабские астрономы , среди которых самыми выдающимися были Аль­ Баттани (858-929) , Абу.:.ль-Вефа (940-998) , Ибн -Юнус (вторая половина Х в. ) и др. , неустан­ но вели астрономические наблюдения. Они обнаруживали в движениях Солнца , Луны и планет такие особенности , которые не согласовы­ вались с системой мира Птолемея. Однако араб­ ские астрономы не могли преодолеть ложного мнения о центральном положении Земли во Вселенной. Сталкиваясь с противоречиями в учении Птодемея , они не отвергали его , а ' вно­ сили в него дополнения , делали его еще более сложным. Но в наблюдениях за положением небесных тел арабски� ученые достигли боль­ шого совершенства. Они занимались также оп­ ределением размеров земного шара теми же способами , что и Эратосфен , и тем самым оказали большую услугу географической науке. Наибольшего развития в средние века аст­ ронош1я достигла в странах Средней Азии и в Азербайджане. Среднеазиатские ученые Би­ руни, Омар Хайям и другие, а также азербайд­ жанский астроном Насирэддин Туси были самыми крупными астрономами средневеRовья. Народы Средней Азии , входящие ныне н Союз Советских Социалистических Республик , еще в глубокой древности создали высокую культуру . Среднеазиатские ученые развивали и двигаJIИ науку вперед в то время , когда в За­ падной Европе она находилась в упадl\е. Ни­ колай Коперник и другие ученые Европы , создавшие в XVl-XVII вв. новое учение об устройстве Вселен ной , имели достойных пред­ шественников в лице среднеазиатских ученых IX-XV вв . Среднеазиатские народы вынуждены были постоя нно в ожесточен ной борьбе отстаивать свою независимость. Обширные области Сред­ ней Азии в первой ·половине IV в. до н. э . были завоеваны греками под предводительством Александра Македонского , а спустя тысячу лет - арабами . В нача)Iе XIII в. Среднюю Азию захватили монголы во главе с Чингисханом. Отсюда они распространили свои заво евания на Кавказ и Восточную Европу. Однако ни вой- 24 ны , ни временное господство чужеземных завое­ вателей не мог.1111 остановить развитие культу­ ры среднеазиатских народов. На протяжении многих веков в низовьях реки Аму-Дарьи процветала культура Хорезм­ ского государства. Советским археологам уда­ лось восстановить величественную культуру древнего Хорезма с ее замечательными памят­ никами архите1<туры и искусства. Крупными культурными центрами Средней Азии были Бу­ хара , а также Мерв и Самарканд (центр науки и просвещения, развивавшийся в условннх гне­ та монгольских завое . вателей). Среднеазиатские ученые, работавшие в древ­ нем Хорезме , Бухаре , Мерве , Самарканде , далеко опередили: ученых других народов и предвосхитили Последующее развитие европей­ ской науки. В особенности это относится к астрономии. В первой половине IX в. в Хорезме жил u работал замечательный ученый Мухаммед , про­ званный ал-Хорезми (из Хорезма) , крупней­ ший математик своей эпохи, один из.создателей аш'0бры. Ал- Хорезми был также крупным астрономом. Он значительно улучшил таблицы движений планет , составлен ные Птолемеем, и усовершенствовал астро)Iябию - прибор , изо­ бретенный Птолемеем и много веков применяв­ шийся для определения широты 11 долготы мест ·на поверхности Земли . В конце Х и в первой половине Х 1 в. про­ текала деятельность самого выдающегося хо­ рез мского ученого- Бируни: (973- 1048) . Жи­ вя в условиях господства мусульманской рели­ гии (которая относилась Ii науке столь же враж­ дебно, как и христианская ), Бируни смело и страстно выступал против религиозного миро­ понимания. Он считал , что в природе все суще­ ствует и изменяется по ·законам самой природы, а не по божественному ведению. По мнению Бируни, вера в таинственные силы, будто бы существующие в природе и влияющие на судь­ бы людей , возниl\ла из-за незнания закон ов природы . Постигнуть же эти законы люди мо­ гут тольl\о е помощью науки. Бируни работал в различных областях нау­ ки: он был самым выдающимся астрон омом своего времени и внес много нового в историю, географию и минералогию. Бируни · реши­ тельно утверждал , что Земля имеет ' шарообраз­ ную форму . Он говорил, что если бы Земля не была шарообразным телом, то 1\fногие явления природы представлялись бы нам совсем иными , например продолжительность дней и ночей не менялась бы в различные времена года.
Б11ру1111. Исходя нз прави.r�ьного пре;1ставления о форме Зе мли, Бируни опредешш раз ме ры (дли­ ну 0 1<ружности) Зешш более точно, чем зто сделаш1 Эратосфен lf арабские астрономы. Из наблюдений над пош1жением динии горизонта, рассматриваемой с возвышенного места, он вы­ считал, что д.тrина (Шружности Зем.r�и составляет (в переводе на наши меры) 41 550 к��. Действи­ тельная д.1ина окружности Земли, установ.r�еп­ ная современной нay1<oii путем более точных измерений и расчетов, очень мало отличается от вычисленной Бируни. Б11рун11 много занимался астрономическI1ми н аблюдения м и и стара.тrся научно объяснить многи е яв.r�епия, 1,оторые были загадкой: для современных el\fy астрономов. Оп считал, что в астрономии, 1.ак и во всякой науке, никакие АСТРОНОМ�Я В. ДРЕВНОСТИ И В СРЕДНИЕ ВЕКА соображения не заслуживают доверия, если они не подтверждены наблюдением ll опытоl\f. Бируни критически относи.r:1ся к учению Пто­ лемея и допусl\ад возможность движения Земли во1\руг Соднца. Таким образом, за пятьсот .1ет до Копершша Б ируни правилыю представлял себе устройство co.riнeчнoii системы. Как на­ стоящий: ученый, БI1руни всегда боролся про­ тив вмешатеm,ства ре.11игии в дела науни. За свои пере;1овые взгляды он постоянно подвер­ гался прсследоваюц1м со стороны мусульман­ с1шх фанапшов и три раза вынужден был по­ Кllдать родину и жить в изгнании. В XI и в начале XII в. протекала жпзнь и деятельность Омара Хайяма (около 1040- 1123 гг. ) - ве.1ююго тадашкс�>ого поэта, уче­ ного и философа. Омар Хайям был подлинныl\f революционером в пауке. Он считал , что Земля, 1\а!\ и друrие небесные тела, движется 8 бес­ конечном пространстве Все.тrенной, вращаясь вонруг своей оси. Омар Хайям утверждал, что Вселенная никогда не была еоздана - она су­ ществует вечно. Как и Бирунп , Омар Хай:ям уч�ш, что толы\о наука может оп>рьшать за�нJ­ ны природы и заставлять природу служить че­ .1овеку. В Азербайджане в XIII в. прославился сво­ ими тпудам1t астроном: Мухаммед Насирзд;щн Туси (1201-1274), построившиii вешшолепную обсерваторию в Мараге. Вместе с другими аст­ рономами он составил таблицы положения п.1а� нет и звезд, более точные, чем таблицы Гип­ парха и Птолемея. Он озна1>0111ил восточных уче­ ных со всеми достижениями древнегречесной астрономии. Велиние ученые Средней Азии были не толь- 1ю выдающимися мыслителями, высназывав­ Шими правильные, позднее подтвержденные наукой взг,1яды на устройство мира, но и замеча­ тельными наблюдателями. Особенно прослави­ лись свпими наблюдениями самарнандс1ше аст­ рономы XV в. Джемшид ал-Каши (он был танже и замечательным математином), Казы-заде Ар-Руми, Али Кушчи. Их трудам вснчес1ш со­ действовал и принимал в них личное участие правитель Самарнанда Улугбен (1394-1449). Улугбе�> был вну1\ом IIзвестного завоевателя Тимура, который во второй п о лов ине XIV 11. покориJI среднеазиатские народы и после успеш­ ных походо в оказался во главе огромной им­ перии, простиравшейся от Инда до Волги, от границ Китая до Малой Азии. Столицей госу­ дарства Тимура был Самарканд. В этот город Тимур привлекал ученых, художников, строи­ телей 1\ан из других городов Средней Азип, 25
КА К РАЗВИВАЛАСЬ НАУКА О ВСЕЛЕННОИ Улугбек. так и из завоеванных стран. Благодаря их тру­ дам Самарканд у1<расился замечательными по­ стройками , стал одним из красивейших горо­ дов мира . После смерти Тимура его огромная империя распалась. Улугбек в молодые годы был на­ местником в Самарканде , а впоследствии объ­ единил под своей властью значительную часть Средней Азии. Он был крупным ученым-астро­ номом , просвещенным государственным деятелем , неустанно заботившимся о развитии науки в своей стране . Привлекая в Самарканд ученых , Улугбе1< создавал наилучшие условия для их работы. Он выстроил для них в Самарканде грандиозную обсерваторию . Таких крупных и хорошо оборудованных обсерваторий не бы­ ло нигде ни до Улугбека , ни много времени после него. Огромное здание этой обсерватории , воз­ двигнутой на одном из холмов в Самарканде , поражало современников своими размерами и великолепием. Но еще более замечательным было ее оборудование. Она была оснащена луч­ шими по тому времени инструментами. Теле­ с1<0пов тогда еще не существовало. Астрономы вели свои наблюдения при помощи угломер- 28 ных инструментов , служивших для определения положения светил на небе и расстояний между ними , выраженных в градусах и минутах дуги . Инструменты обсерватории Улугбека были самыми крупными и совершенными , какие толь­ .ко можно было тогда изготовить. Пользуясь ими , Джемшид , Али l\ушчи, Улугбек и другие выдающиеся самаркандские астрономы достигли такой точности в своих наблюдения х, которая еще полтора века спустя оставалась непревзой­ денной. Самым замечательным из трудов самар.канд­ ских астрономов были «Звездные таблицы» - каталог , содержавший точные положения на небе 10 18 звезд. Он долго оставался самым пол­ ным и самым точным; европейсние астрономы переиздавали его еще спустя два вена . Не мень­ шей точностью отличались и самарнандские таблицы движений планет. Наблюдения астро­ номов Улугбек как правитель широко исполь­ зовал для практичесной цели - определения географических координат различных мест в Средней Азии . Улугбек очень враждебно относился к ре­ лигии и много заботился о распространении просвещения в народе. В Самарнанде и других городах он отнрывал учебные заведения , в но­ торых преподавались светсние науки. Понятно, что мусульмансние фанатики ненавидели Улуг­ бека - вольнодумца и вероотступника. В конце концов Улугбе1< бы л убит. Так преждевременно закончилась жизнь Улугбека , а затем и деятельность объединив­ шихся вонруг него ученых. После гибели Улуг­ бека в стране началось гонение на науку и уче­ ных , которые были вынуждены оставить страну. Вскоре мусульманские фанатики разрушили ненавистную им обсерваторию , и развалины ее с течением времени сровнялись с землей. Само местонахождение обсерватории было потом за­ быто. Только в недавнее время нашим ученым удалось обнаружить в земле ее остат1<и и соста­ вить представление об этом веJ1иколепном для своего времени сооружении. Труды самаркандских астрономов были ши­ роко известны во всем мире и оказали большое влияние на развитие астрономии . Наступление реанции во многих странах Средней Азии и усилившийся гнет мусульман­ ской религии надолго задержали развитие нау­ .ки и культуры народов Средней Азии. Они вновь расцвели лишь при Советской власти. Но гор­ достью этих народов и поныне остаются имена выдающихся ученых Мухаммеда из Хорезма , Бируни , Омара Хайяма, Джемшида, Али l\ушчи,
Улугбена и др . Трудами этих ученых астроно­ мия была поднята на таную высоту , 1<а1<ой она нигде не достигала до Копернина . В своих научных ис.каниях ученые Средней Азии использовали достижения науни древней Греции , а та.кже Индии, где различные нау..ки , особенно математи.ка , физи.ка и астрономия , в IV-VIII вв . достигли высо.кого развития . Ин­ дийс.кие астрономы Ариабхата (начало V в.) и Варахамихара считали , что Земля - шар и вращается вонруг своей оси . К сожалению , не сохранилось ни:.ка..ких сведений о том , ..ка..ки:е доводы они приводили: для обоснования своего Предполага емый вид обсерватории Улугбека. мнения. Замечательный индийс.кий мыслитель VII в. Брамагупта вые.казал предположение, что Земля притягивает .к себе все другие тела. Таним образом , он приближался .к :мысли: о существовании всемирного тяготения , хотя и не мог обосновать ее та..к , ..ка.к спустя тысячу лет это сделал Ньютон. Развитию астрономии в Индии способствовали: успехи: инди:йс.кой ма­ темати..ки: , которая потом о.казала большое влия­ ние на европейс1<ую математину . В Индии была создана и распространилась на весь мир десятичная систеJ11а счисления. • ОТ КОПЕРНИl�А ДО НЬЮТОНА 24 мая (ст. ст .) 1543 г. тяжелая , гнетущая весть разнеслась среди жителей Фромбор1<а - рыбачьего городна в устье Вислы , на севере Польши. Эта весть быстро распространи- ОТ КОПЕРНИКА ДО НЬЮТОНА лась по 01<рестным деревням и всей области и вызвала снорбь простых людей - ..крестьян, рыба..ков , ремесленнинов: посде долгой болезни с1<ончался Ни..колай: Коперни..к . Простые люди Вармии (та1< называлась са­ мостоятельная церновная область в Поль­ ше , центром ..которой был Фромборн) знали , что до..ктор Коперни..к , самый образованный челове.к во всем государстве , всегда был их другом и защитни.1<0111 . За11 1 ечательный врач , он безвоз111ездно лечил беднянов и днем и ночью готов был спешить на помощь больному . Все знали , что , участвуя в управлении областью , Ноперни..к защищал права простых людей . Мно­ гие помнили страшное время , ..когда наглые захватчини - тевтонсю1е псы-рыцари - напа ­ ли на страну . И тогда миролюбивый ученый , до..ктор Ноперни1< , страстный патриот ,· возгла­ вил оборону одного из городов. Rопернина знали не толь1<0 его земляни и соотечественнини , но и передовые ученые мно­ гих стран . Известие о его смерти было и для них тяжелым ударом . И толь..ко другая весть , пришедшая вслед за первой , смягчила тяжесть утраты: стало известно , что Коперни..к успел за..кончить и напечатать свою бессмертную ..кни­ гу «0 вращении небесных сфер». В этой ..кни­ ге он доназал , что Вселенная устроена совсем не та..к , 1<а1< много венов утверждала религия. Во всех странах почти: полтора тысячеле­ тия владело умами людей ложное учение Птолемея , ..который утверждал , что Земля не­ подвижно поноится в центре Вселенной . По­ следователи Птолемея !1 угоду цер..кви приду­ мывали: все новые «разъяснения» и: «доназатель­ ства>> движения планет вонруг Земли: , чтобы охранить ((ИСТИННОСТЬ)) и «СВЯТОСТЬ>) его ложного учоои:я . Но от этого система Птолемея станови:­ Jiась еще более наду111анной и ис..кусственной . Задолго до Птолемея гречесний ученый Ари­ старх утверждал , что Земля движется во1<руг Солнца. Позже , в средние вена , передовые уче­ ные разделяли точ1<у зрения Аристарха о строе­ нии мира и отвергали ложное учение Птолемея . Незадолго до Коперни1<а велиние итальянсние ученые Нинолай Кузансний и Леонардо да Винчи утверждали , что Земля движется , что она вовсе не находится в центре Вселенной и не занимает в ней иснлючительного положения . Почему же, несмотря на это, система Птоле­ мея продолжала господствовать? Потому, что она опиралась на всесильную цер1<овную власть , ..которая подавляла свободную мысль , мешала развитию нау1<и . Кроме того , ученые , отвергав­ шие учение Птолемея и выс1<азывавшие правиль-
КАК РАЗВИВАЛАСЬ НАУКА О ВСЕЛЕННОЙ ные взгляды на устройство Вселенной , не могш1 еще их убедительно обосновать. Это удалось сделать только Николаю Копер­ ню<у. После тридцати лет упорнейшего труда, долгих размышлений и сложных математи­ ческих расчетов он показал , что Земля - толь­ ко одна из планет , а все планеты обращаются вокруг Солнца. " .. . " • " " • " Система мира по Копернику. (Рисунок из со'tuненuй Коперника.) .' " " • • Своей книгой он бросил вызов церковным авторитетам, разоблачая их полное невежество в вопросах устройства Вселенной. Коперник не дожил до того времени, когда его книга распространил . ась по всему свету, открывая людям правду о Вселенной. Он был при смерти , когда· друзья принесли и вложили в его холодеющие руки первый экземпляр кни­ ги , отпечатанной в Нюрнберге , далеком городе на чужбине (тогда книгопечатание только вхо­ дило в обиход и лишь в немногих городах За­ падной Европы были типографии). Коперник родился в 1473 г. в польском го­ роде Торуни. Он жил в трудное время , когда Польша и ее сосед - Русское государство - продолжали вековую борьбу с захватчиками - тевтонскими рыцарями и татаро-монголами , стремившимися поработить славянские народы. Коперник рано лишился родителей. Его вос­ питал дядя по матери Лукаш Ватцельроде - выдающийся общественно-политический деятель того времени. 28 � Жажда знаний владела Коперником с дет­ ства. Сначала он учился у себя на родине. Потом продолжал образование в итальянских университетах. Конечно , астрономия там из­ лагалась по Птолемею , но Коперник тщательно изучал и все сохранившиеся труды великих ма­ тематиков и астрономов,древности. У него уже тогда возни1ши мысли о правоте догадок Ари­ старха, о ложности системы Пто.11емея. Но не одной астрономией занимался КопернИI<. Он изучал философию , право , медицину и вернулся на родину всесторонне образованным для свое- го времени человеком. · По возвращении нз Италии Коперник посе­ лился в Вармии - снача.11а в г. Лидцбарне, потом в Фромборке. Деятельность его была необычайно ра:шообразна. Он прппимал самое активное участие в управлении областью: ве­ дал ее фl:iнансовы111и , хозя йственными и другими делами� В то же время Коперник неустанно размыiпля.1 1 над истинным . . Устройством солнеч­ ной системы и постепенно. Пришел к своему вели­ кому открытию. Что же· заключает в себе книга Коперни1<а «0 вращении небесных сфер» и почему она нанесла такой сокрушительный удар по систе- 111е Птолемея , котора$1 со всеми своими изъяна­ ми и «заплатами» держалась четырнадцать веков под покровительством всесильной в ту эпоху церковной в.11аст11? В этой книге Николай Копер­ ник утверждал , что Земля 11 другие планеты - спутнюш Солнца. Он показал , что именно дви­ жением Зем.11и вокруг Сощща и ее суточным вра­ щением вокруг своей оси объясняется видимое движение Солнца , странная запутанность в дви­ жении планет и видимое вращение небесного свода. Гениально просто Коперник объясня л, что мы воспринимаем движение дале1шх небесных тел так же , как и перемещение различных предметов на Земле , когда сами находимся в движении. Мы скользим в лодке по спокойно текущей реке, и нам кажется , что лодка и мы в ней не­ подвижны , а берега «плывут» в обратном на­ правлении. На поезде мы обогнали идущего пешехода , а нам кажется , что пешеход движет­ ся в обратном направлении. Точно так же нам только кажется , что Солнце движется вокруг Земли. А на самом деле Земля со всем, Что на ней находится , движется вокруг Солнца и в те­ чение года совершает полный оборот по своей орбите. И точно так же , когда Земля в своем движе­ нии вокруг Солнца обгоняет другую планету,
Старинное изображение системы мира по Копернику. нам кажется, что планета движется назад, описы вая петлю на небе. В действительности планеты движутся вокруг Солнца по орбитам правильной , хотя и не идеально круговой фор­ мы , не делая никаких петель . Коперник , как и древпеуреческие ученые , ошибочно полагал , что орбиты , по которым движутся планеты, могут быть только круговыми. Спустя три четверти века немецкий астро­ ном Иоганн Кеплер, продолжатель дела Ко­ перника, доказал , что орбиты всех планет представляют собой вытянутые окружности - эллипсы . Звезды Коперник считал неподвижными . Сто­ ронники Птолемея, настаивая на неподвижно­ сти Земли , утверждали, что если бы Земля двигалась в пространстве , то при наблюдении неба в разное время нам должно было бы казать­ ся , что звезды смещаются , меняют свое положе­ ние на небе . Но таких смещений звезд за много веков не заметил ни один астроном . Именно в этом сторонники учения Птолемея хотели видеть доказательство неподвижности Земли . Однако Коперник утверждал , что звезды находятся от нас на невообразимо огромных ОТ КОПЕРНИКА ДО НЬЮТОНА расстояния х. · поэтому ничтожные смещения их не могли быть замечены . Действительно , рас­ стояния от нас даже до ближайших звезд ока­ зались настолько большими , что еще спустя три века. после Коперника они не поддавались точному определению . Только в 1837 г. рус­ ский астроном Василий Яковлевич Струве по­ л оЖил начало точному определению расстояний до звезд . Понятно , какое потрясающее впечатление должна была произвести книга , в которой Копер­ ник объяснял мир , не считаясь с религией и даже отвергая всякий авторитет церкви в де­ лах науки . Деятели церкви не сразу поняли , какой удар по религии наносит научный труд Коперника , в котором он низвел Землю на по­ ложение одной из планет. Некоторое время книга свободно распространялась среди ученых. Прошло немного лет, и революционное значение великой книги проявилось в полной мере . Вы­ двинулись другие крупные ученые - продолжа­ тели дела Коперника . Они развили и распро­ странили идею бесконечности Вселенной, в которой Земля - как бы песчинка , а миров - бесчисленное множество. С этого времени цер- 29
КАК РАЗВИВАЛАСЬ НАУКА О ВСЕЛЕННОЙ .ковь начала ожесточенное преследование сто­ ронников учения Коперника . Новое учение о солнечной системе (гелиоцент­ рическое , как его называют) утверждалось в жесточайшей борьбе со злейшим врагом науки­ религией . Учение Коперню\а подрывало самые основы религиозного мировоззрения и откры­ вало широ1шй: путь к материалистическому , подлинно научному познанию явлений природы. Во второй половине XVI в. учение Копер­ ника нашло своих сторонников среди передовых ученых разных стран. Выдвинулись и такие уче­ ные , которые не толыю пропагандировали уче­ ние Коперюша , но углубляли и расширяли его . Коперник полагал, что Вселенная ограни­ чена сферой неподвижных звезд , которые рас­ положены на невообразимо огромных , но все­ таки конечных расстояниях от нас и от Солнц_а. В учении Коперника утверждалась огромность Вселенной, но еще не утверждалась бесконе<J­ ность ее. В 70-х годах XVI в. английский: ученый Т. Диrгес высказал мнение , что Вселенная бесконечна , а звезды не располагаются на од­ ной сфере , т. е . на одинаковых расстояниях от Солнца , а рассеяны повсюду в бесконечноii Вселенной . Особенно смело развил и углубил ::�ту 80 идею в последней четверти XVI в. великий италь янский мыслитель Джордано Бруно (1548- 1600) . Вся жизнь Бруно - это жизнь борца за научную истину , против религии и церкви, против всякого суеверия и мра�юбесия . Бруно родился на юге Италии в религиоз­ ной семье . В юности его отдали в монастырь, где ему предстояло стать верным слугой церкви . Но свободолюбивый. юноша не мог мириться с монастырскими порядками . Им владели жажда знаний и желание передавать знания людя м. Упорно овладевая знания ми , Бруно позна- 1юмился и с учением Коперника . Он стал рев­ ностным сторонником этого учения , чем воз­ будил против себя ненависть монастырского начальства . Бруно оставил монастырь и уехал из Ита­ лии . К этому времени он был уже сложившимся мыслителем и в своих взглядах на строение Вселенной шел дальше Коперника . Долгие годы Бруно провел в разных стра­ нах Западной Европы. Преследования церкви заставляли его переезжать из Швейцарии во Францию , потом в Англию и Германию . Везде он развивал кипучую деятельность: читал лек­ ции , издавал свои книги , выступал на публич- Джордано Бруно выступает в защиту учения Коперника в Оксфордском университе­ те. (Барельеф на памятнике в Риме.)
пых диспутах против сторонников системы ми­ ра Птолемея. Бруно учил , что Вселенная бес­ :конечна , что у нее не может быть никаного «центра» . Огромное Сол нце - всего тол ько од­ на из звезд. Каждая звезда - такое же Солнце. Этих солнц бесчисл енное множество, они окру­ жены планетами , на которых может быть жизнь. Бруно утвержда л, что и Солнце , и звезды вра­ щаются вокруг своих осей , а в солнечной системе , кроме известных уже планет , сущест­ вуют и другие , по1\ а еще не открытые. Свои гениальные догадки Бруно не мог подтвердить резул ьтата ми наблюдений. В его время не было телескопов. Однако предвиде­ ния Бруно потом подтвердидись науно й. Со временем бы ли открыты Уран , Нептун , Пл у­ тон - дальние планеты солнечной системы. Было доказано, что Солнце - рядовая звезда в гигант­ ской звездной системе Млечного Пути , а эта система - одна из бесчисленных во Всел енно й. Что Солнце вращается вокруг своей оси , был о установлено вскоре после смерти Бруно , а до­ казательство вращения звезд - одно из недав­ них завоеван ий науки. В 1592 г. с.'lужител ям римской церкви уда­ лось при помощи об мана и предат ел ьства сх ва­ тить Бруно. Более семи лет они продержал и его в тюремных застенках. Слишком велика был а его слава, и церкви хотел ос ь во что бы то ни стал о заста вить его отречься от своих взгл ядов. Бруно не сщ 1лся. Когда его приговори ли к сожжению на костре, он произнес слова, оставшиеся в веках: «Сжечь не значит опроверг­ нуты. 17 февраля (ст. ст. ) 1GOO г. Джордано Бруно был сожжен на одной из площадей Рима. Уче­ ный трагически погиб , но никакой костер не мог опровергнуть его бессмертные идеи. Высна­ зывая их, Бруно опережал свою эпоху на целые столетия , хотя наблюдения без телескопов и не мо гли подт вердить его правоту. Но прошло толы\о десятилетие после гибели Бру­ но, и человечество получило в свое распоряже­ ние новое средство наблюдения , при помощи ко­ торого были сдел аны открытия, подтвердив­ шие и учение Коперню\а, 11 предположения Бруно. Таким средством наблюдения был теле­ скоп. Первые телеснопы появились в самом на­ чал е XVII в. Неизвестно , кто был их изобрета­ телем. Трудно сказать , кто первый начал и систематические наблюдения неба в телескоп. Но первые, притом выдающиеся астрономические от1\рытия при помощи телескопа сделал сооте­ чественник Бруно , итальянский ученый Гали­ лей (1564- 1 642). ОТ КОПЕРНИКА: ДО НЬЮТОНА Джор;11шо Бр)·110. Имя Га.'lилея был о хорошо известно ученым еще при жизни Бруно: Галилей сделал важ­ нейшие открытия в области физики и механи1ш и на шел новые пути . для развития этих нау1- . В отличие от учены х - последователей Ари­ стотеля , Галилей считал , что основой изучения природы являются наблюдение и опыт. Астро­ номия также должна развиваться на основе на­ блюдений , только необходимо совершенствовать их. Галилей сам строил зрител ьные трубы и использовал их для наблюдений неба. Какими крохотными были эти трубы по срав­ нению с мощными современными тел ес1\ опами, увеличивающими изображения в тысячи раз ! Первая труба , с которой Гал ил ей начал свои наблюдения , увеличивал а в три раза. Поздней­ шая , самая совершенная труба Галилея уве­ личивала только в тридцать раз. И те м не менее при помощи этих самодельных инструментов Галилей сделал открытия , которые буква.'lьно потрясли его современников. Наблюдая Луну , Галилей обнаружил , что на ней есть горы , доли­ ны и глубокие впадины, т. е. поверхность Луны по своему рельефу похожа на поверхность Зем­ ли. Галил ей открыл четыре спутника Юпитера, 8:1
· КАК РАЗВИВАЛАСЬ НАУКА О ВСЕЛЕННОR Галилео Галилей. (Репроду"ция партины художника Тинторетто.) обращающиеся вонруг планеты , а ;это означало, что не тольно Земля и не только Солнце могут быть центрами обращения небесных тел . Вместе с тем оназывалось , что в солнечной системе , нроме уже известных небесных тел , существуют 11 многие другие , видные тольно в телес­ ноп . Наблюдая солнечные пятна , Галилей установил , что они перемещаются по по­ верхности Солнца всегда в одном направлении , и сделал правильный вывод: Солнце вращается во1< руг своей оси . Очевидно , что вращение присуще не только Земле , нак установлено Коперником , но и вообще всем небесным телам. Особенно поразительно было то , что ·при наблюдениях в телескоп обнаруживалось огромное количество звезд , не видимых простым глазом . Сплошное сияние Млечного Пути ока­ аалось - нак это предполагал в древности Де­ мокрит - гигантским скоплением звезд . . Все эти отнрытия Галилея , опублинованные им в нниге «Звездный вестни к» , получившей широкое распространение , подтверждали учение Коперника и догадни Бруно . Поэтому они вы­ звали особенно бешеную злобу со стороны цер­ J{ ВИ . Теперь уже не умозрения , а прямое на­ блюдение неба опровергало учение церкви о Земле нак о центре Вселенной . В 1616 г. римсная церковь официально при­ знала учение Коперника безбожным , ИI:' �uвмf: : - стимым с «истинной верой» и запретила всякую его пропаганду . Однако Галилей не прекратил борьбы за распространение учения Коперника и за популяризацию своих открытий . Много лет он работал над большой 1ш игой «Диалог о Двух главнейших систе!.1ах мира, Птолемеевой и Копернюю вой» , где убедительно доказывал правильность учения Коперника и полную не­ состоятельность учения Птолемея . Эту книгу Галилей с большим трудо�-1 издал в 1632 г. Римс1,ая церковь привлекла Гадп лея за книгу к суду инf\ виз1щии . Суд над Галил еем - одна из позорнейших страниц в многов еновой борьбе религии против науки . Галил ея силой заставили отречься от учения о дв и жении и вращении Земли . Вплоть до самой смерти он жил под надзором инквизиции , но открытия его были уже известны всему ми ру; по мере своих сил Галилей продолжал заниматься нау­ кой, главным образо111 механикой . В Италии его книги даже не мог.'111 печататься , но их из­ давали в других странах, где влия ние церкви уже не бы ло таким сильным. Однов·ре менно с Галилеем выдающиеся от­ крытия в обла�ти строения солнечной системы и движения тел в ней сделал австрийский уче­ ный Иоганн Кеплер (157 1- 1630). Учение Ко­ перника требовало математического уточнения . Вскоре после смерти Коперника астрономы составили на. основе его системы мира новые таб­ лицы движения планет. И хотя эти таблицы лучше согласовывались с наблюден11я111и, чем прежние таблицы , составлявшиеся еще по Пто­ лемею , в них потом обнаружил ись расхожде­ ния с данными наблюдени й. Необходимо было глубже исследовать 11 уточнить законы движе­ ния планет . Именно эту задачу и решил Кеплер . Кеплер жил в неспонойное время, когда значи тельнан часть Центральной Европы бы­ ла раздроблена на множество мелких государств, а религиозные войны между католиками и про­ тестантами препятствовали развитию науки и просвещения . Поступив в Тюбингенскийунивер­ ситет , Кеплер с увлечением занимался мате­ матикой и астрономией . Преподававший эти науки проф . Местлин (1550- 1631) , вынужден­ .н ый в аудитории излагать астрономию по Пто ­ лемею, был последователем учения Коперника и дома знакомил с этим учением свонх слушате­ лей . Кеплер вскоре стал последователем Копер­ ника , но , в отличие от Местлина , он не скры­ вал своих взглядов , а открыто пропагандиро­ вал их. Судьба Кеплера сложилась трагически. Пре­ следуем ый за свои взгляды fiогословами, как
Huonal Rопервив. РепродукЦl lЯ о карТИl lЬI художвика Я. Маmгйн11 На обороте: тихо Браrе.
католическими, так и протестантскими, он вы­ нужден был после окончания университета L:�итаться по разным городам и заниматься слу­ чай1:ыми работами. Но и тогда ученый неустан­ но ра�мышлял над увлекшим его вопросом: какая гь�метрическая форма планетных орбит лучше объ:�сняет особенности движения пла­ нет. Философы древней Греции были убежде­ ны, что кру: - это идеальная геометрическая форма и тоJLько по кругу могут двигаться не­ бесные тела. Даже в системе мира Коперника еще сохрани.1ось это представление. Кеплер пришел к ВЫВt'ду, что оно ошибочно. Планет­ ные орбиты имt.ют не правильно круговую, а иную геометриче1, , чую форму. Но какую? В первые годы своей дьятельности Кеплер еще не смог 11ешить эту задачу. Но уже тогда он при­ обрел известность как замечательный математик­ вычислитель. Это обстоятельство оыграло боль­ шую роль в дальнейшей судьбе ученого. В 1600 г. в Прагу перееха.11 датский астроном Тихо Браге. Он оставил свою родину - Да­ нию после того, I\ак ее король лишил его средств на содержание построенной им замечательной по тому времени обсерватории. Тихо Браге был выдающимся наблюдателем неба, но в вопросе о строении Вселенной придерживался отсталых взглядов и учения Коперника не признавал. В Праге Тихо Браге решил продолжить свои на­ блюдения, а в качестве помощника для вычис­ лений пригласил Кеплера. Совместная работа двух ученых, из которых один отвергал учение Коперника, а другой был его ревностным сторонником, продолжалась недолго. Вскоре Тихо Браге умер (1601), и богатейшие материа­ лы его наблюдений перешл . и в распоряжение Кеплера. Среди них особенное значение имели материалы долголетних наблюдений Марса. Изу­ чая эти материалы, Кеплер сделал замечатель­ ное открытие: он установил, что Марс движется вокруг Солнца не по правильному кругу, а по вытянутому кругу -эллипсу. Потом оказалось, что так движется вокруг Солнца не только Марс, но и все планеты солнечной системы; по эллип· су движется и Луна вокруг Земли. Продолжая свои исследования, Кеплер установил три за­ кона движения тел в солнечной системе. Первый закон Кеплера: планеты движутся по эллипсам. Солнце расположено не в центре эллип­ са, а в точ1<е, находящейся на некотором рассто­ янии от центра и называемой фокусом. Но из этого следует, что расстояние планеты от Солн­ ца не всегда одинаковое, а по этому и скорость движения планеты вокруг Солнца также не всегда одинакова: чем ближе от Солнца находит- •3д.э.т.2 ОТ КОПЕРНИКА ДО НЬЮТОНА ся планета, тем быстрее она движется, и, наобо­ рот, чем дальше она от Солнца, тем ее движение медленнее. Эта особенность в движении планет составляет второй закон Кеплера. В третьем законе Кеплера устанавливается уже точная связь между расстояниями планет от Солнца и временами их обращения: оказывается, что квадраты времен обращений планет относятся между собой как кубы их средних расстояний от Солнца. Это можно легко показать на примере любых двух план ет. Например, сред нее расстояние Юпи­ тера от Солнца в 5, 2 раза превышает расстоян ие Земли от Солнца, а время обращения Юпитера - 11,86 земного года. Простое вычисление покажет, что куб первого числа равен квадрату второго. При вычислении получается небольшое отклон е­ ние от точного равенства; оно объясняется тем, что расстояние и время обра щения Юпитера здесь взяты приближенно; для полной точности вычис­ ления в эти значения нужно вн ести еще несколь­ ко десятичных знаков, а это затруднило бы для читателя вычисления. Гаmпео Га11в11ей. 88
КАК РАЗВИВАЛАСЬ НАУКА О ВСЕЛЕННОЙ Иоганн К еплер. Эти три заl\она с тех пор та!\ и называются заl\онами Кеплера, а самого Кеплера последую­ щие поl\оления астрономов прозвали «Заl\оно­ дателем неба» . Он вошел в историю J\al\ один из велиl\их продолжателей дела Коперниl\а. Но жизнь Кеплера и после таl\ого важного отl\рытия протеl\ала в исl\лючительно тяжелых условиях­ его продолжали преследовать за пропаганду учения Коперниl\а, 1\оторой он посвятил целый ряд 1\НИг. Эти 1\ниги неодноl\ратно запрещались и сжигались на 1\острах, а жизни Кеплера не раз угрожала опасность со стороны церl\ви и ее приспешниl\ов. Итаl\, в начале XVll в. развитию астрономии на основе учения Коперниl\а мешало упорное сопротивление церl\ви. Однаl\о на протяжении XVII в. условия для развития астрономии, J\al\ Два 1�урьеза и для развития нау-1\и вообще, во мнсrгих стра­ нах резl\О изменились . Астрономия становилась науl\ОЙ все более необходимой для географии и мореплавания, для определения точного време­ ни и других нужд . В ряде государств Европы влияние церl\ви ослабело, и учение Коперниl\а получило всеобщее признание . В разных стра­ нах появились выдающиеся астрономы, а успе­ хи оптиl\и давали возможность изrотовлять телесl\опы гораздо более 1\рупные и совершен­ ные, чем те, 1\оторые были в распоряжении Галилея. Важные отl\рытия сделал замечательный польсl\иЙ астроном Ян Гевелий (16 11-1687). Свой талант ученого Гевелий совмещал с не­ обычайными способностями и умением в области оптиl\и, механиl\и, рисования. Он сам изготов­ лял себе телесl\опы и угломерные инструменты. В 1641 г. Гевелий построил в своем родном го­ роде Гданьсl\е велиl\олепную обсерваторию. Особенное внимание Гевелий уделял пзуче­ нию Луны . Он тщательно наблюдал и зарисо­ вывал все детали обращенной 1\ Земле сто · роны Луны и на основе этих наблюдений создал пер­ вый атлас Луны . Гевелий дал названия горам, 1\ратерам и долинам на Луне, многие из этих названий сохраняются и теперь . Этот лунный атлас он опублиl\овал в 1\ниге «Селенография» ( 1647). Гевелий составил обзор всех !\о.мет, появлявшихся на историчесl\ой памяти челове­ чества, ему же принадлежит и обширный звезд­ ный каталог, более точный, чем все предшест­ вующие . Выдающимся наблюдателем неба был Джо­ ванни Домениl\о Кассини (1625- 1712) - италь­ ЯНСJ\ИЙ астроном, потом переехавший во Фран­ цию . Здесь он стал первым диреl\тором Париж­ СJ\ОЙ обсерватории . Кассини выяснил, что Марс и Юпитер вращаются воl\руг своих осей подоб­ но Земле и Солнцу, и открыл четыре спутни- 1\а Сатурна. В замечательном произведении д. Свифта «Путешествия Гулливера» (третья часть) рассказывается о стра­ не Лапуте (летающем острове). Ас­ трономам этой страны были извест­ ны два спутника Марса. оказались у настоящих спутн111юв Марса. щеиий спутников Марса в книге Свиф­ та - любопытный курьез. 34 Книга «Путешествия Гулливе­ ра» вышла в свет в 1726 г.- за полтора века до открытия а мерикан­ ским астрономом А. Холлом спутю1- ков Марса Фобоса и Деймоса, Ука­ занные Gвифтом расстояния от пла­ неты и время обращения ее спутни­ ков почти совпали с теми, какие Как мог Свифт предугадать ко.1и ­ чество спутников, расстояния до них и периоды и х обращения? Еще Кеплер полагал, что если у Земли один спутник - Луна, а у Юпи­ тера -четыре (те, которые к тому времени откры.1 Галилеli). то у Марса, обращающегося между 3ем.1ей и Юпи­ тером, до.:�жно быть два спутника, а у Сатурна - восемь. Свифт, конечно, был знаком с трудами Кеплера. А сов­ падение расстояний и времен обра- С эт1111 курьезом связан 11 другой. С 1877 г. (год открытия настоящих спутников Марса) бы · ло известно, что у Земли-один спутник, у Марса - два, у Юпитера - четыре, у Сатур­ на - восемь спутников. В точности по Кеплеру. Но ата «Гармония» продержалась только 15 лет. В 1892 г. был открыт пяты · й спутник Юпитера, а потом и новые спутники у плаветt гигантов. «Гармония» рассыпа11асьl
В свое время Коперник довольно точно оп­ ределил расстояния от Солнца до планет в еди­ ницах расстояния Земли от Солнца. Но расстоя­ ние от Земли до Солнца в абсолютных числовых величинах оставалось неизвестным, хотя по­ пытки вычислить его делались неоднократно. Только в 1672 г. Кассини и другой француз­ ский астроном - Ш. Рише провели наблюдения одновременно в Париже и Южной Америке и определили, что Земля отстоит от Солнца на 140 млн. км (на самом деле от Земли до Солнца 149, 5 млн. км) . Таким образом, стали известны, хотя и не совсем точно, размеры солнечной си­ стемы, в которой самой далекой планетой оставался Сатурн. Наблюдения привели астрономов во второй половине XVII в. к выводу, что не существует никакой сферы звезд, что звезды находятся на самых рааличных расстояниях от Земли, а пространство, заполненное звездами, безмерно огромно и, скорее всего, бесконечно. При этом предполагалось, что самые яркие звезды явля­ ются и самыми близкими. Однако попытки опре­ делить хотя бы приближенно расстояния даже до с амых ярких звезд оставались безуспешны­ ми. Ясно было только, что даже ближайшие звезды находятся от Земли во много тысяч раз дальше, чем Солнце. Много сделал для астрономии и выдающийся голландский физик Христиан Гюйгенс (1629- 169 5). Еще Галилей, наблюдая планеты, обна­ ружил какие-то странные «придаткю> у диска Сатурна, но подробнее рассмотреть их в свой телескоп он не смог. Гюйгенс установил, что Сатурн окружен необычным образованием в ви­ де кольца, которого нет у других планет. Гюй­ генс открыл также Титан - самый крупный из спутников Сатурна. В конце своей жизни Гюйгенс написал сочи­ нение, озаглавленное <<'Космотеорос» («Qбозре­ ние Вселенной»). В этом сочинении, изданном уже после его смерти, Гюйгенс изложил для широкого круга читателей достижения астроно­ мии того времени. Он высказал свое убеждение, что Вселенная бесконечна, а планеты, обра­ щающиеся вокруг бесчисленных звезд, оби­ таемы. Книга Гюйгенса вскоре была переведена на русский язык и в эпоху Петра 1 сыграла вы­ дающуюся роль в распространении астрономи­ ческих знаний в нашей стране. В этой же книге Гюйгенс изложил свою попытку определить рас­ стояние до Сириуса, самой яркой звезды неба, которая из-за яркости считалась самой близкой. Гюйгенс пришел к заключению, что Сириус отстоит от Земли в 28 ООО раз дальше, чем Солн- з• ОТ КОПЕРНИКА ДО НЬЮТОНА це. Тогда это расстояние казалось чудовищно огромным. В действительности от Сириуса до Земли почти в двадцать раз дальше. Правда, Сириус не самая близкая звезда. Но и самая близкая звезда альфа Центавра, как теперь известно, всего только вдвое ближе к Земле, чем Сириус. В своем великом труде Коперник объяснил, что Земля - одна из планет, обращающихся вокруг Солнца. Кеплер установил законы, по которым планеты совершают свое движение вокруг Солнца. Оставалось, однако, неизвест­ ным, какая сила заставляет планеты совершать такие обращения, не падая на Солнце и не уле­ тая от него. Понятно, что это относилось и к движению Луны: почему Луна обращается во­ круг Земли, не улетая от нее и не падая на нее? Отве . тить на этот вопрос пытались некоторые ученые второй половины XVII в. Но их попытки обнаружить силу, управляющую движением небесных тел, не увенчались успехом. Сделал это английский ученый Исаак Ньютон спустя почти полтора столетия после выхода в свет Ян Гевелий. труда Коперника и через три четверти вена после открытий Кеплера и Галилея. Многое изменилось за это время. Развивавшийся уже в ряде стран, в особенности в Голландии и Англии, капитализм предъявлял все большие требования к точным наукам и к технике. И церковь в этих странах, при всей своей враждебности к пере­ довой науке, уже не могла препятствовать ее развитию. Ньютону и ученым его поколения не угрожала судьба Бруно, Галилея и Кеплера. Ньютон родился в 1643 г. В детстве он не проявлял склонности к науке и даже не пока­ зывал особых успехов в учении. Но в юности
КАК РАЗВИВАЛАСЬ НАУКА О ВСЕЛЕННОЙ у него обнаружились необычайные математи­ чес:кие способностн. В 1661 -1665 гг. Ньютон учился в Кембриджском университете - одном из старейших и лучших университетов Англии. С 1669 по 1696 г. он был Профессором математи­ ки в этом университете. Именно в этот период Ньютон и сделал свои выдающиеся научные открытия. В 1696 г. он переехал в Лондон и здесь занимал :крупные общественные и го­ сударственные должности. С:кончался Нью­ тон в 1727 г., на 85-м году жизни, всемирно из­ вестным ученым. Ньютон обогатил своими открытиями и ма­ тематику, и физику, и астрономию. И прежде астрономия не могла развиваться без помощи математики. Теперь же развитие астрономии, наряду с развитием физики и техники, предъяв­ ляло особенные требования к математи:ке. Ньютон почти одновременно с немецким уче­ ным Лейбницем и незавиенмо от него создал важнейшие разделы математики - дифферен­ циальное и интегральное исчисления. Во времена Коперника и Кеплера вершиной математических знаний являлась тригонометрия. Теперь была заложена математическая основа для изучения таких сложных особенностей движений небесных 38 Бо11ьmой телескоп Геве11ия в Гданьске. тел, которые были недоступны для элементар­ ной математики. Ньютон внес важнейший вклад в физику. Он открыл сложный состав белого цвета. Путем наблюдения и опыта Ньютон выяснил, что бе­ лый солнечный луч - это :как бы «смеем мно­ гих цветов. О:казалось, что белый цвет можно разложить на составляющие его цвета, а потом вновь собрать их в единый белый цвет. Это от­ крытие легло впоследствии в основу спектраль­ ного анализа, :который оказал и продолжает оказывать неоценимые услуги астрономии. Изу­ чая спектры далеких небесных тел, т.е . цвето­ вой состав их лучей, можно узнать химический состав и физическую природу этих тел. Ньютон построил отражательный телескоп, или рефлектор. В нем, в отличие от трубы Га­ лилея, лучи света от наблюдаемого небесного тела собираются при помощи зеркала, а не линзы. И в нашу эпо ху телескопы-рефлекторы (теперь они имеют гигантс:кие размеры) являют­ ся лучшими инструментами для проникновения в глубины Вселенной. Вообще Ньютон очень много сделал для развития оптики - важней­ шего отдела физики, занимающегося изучением световых явлений.
Однако самым замечательным из всех от­ крытий Ньютона было открытие закона всемир­ ного тяготения, управляющего движением не­ бесных тел. Ньютон много лет размышлял над вопросом: почему Луна все время обращается по своей ор­ бите вокруг Земли, не падая на нее и не улетая куда-то в сторону? Почему планеты, в том т;�:исле Земля, обращаются вокруг Солнца и также ни­ куда не улетают? · Ньютон пришел :к выводу, что и в том и в другом случае действует одна и та же сила - взаимное притяжение тел, или тяготение. Древ­ ние и средневековые ученые ошибочно полагали, что все тела стремятся к Земле как :к самому тяжелому телу во Вселенной. Они не понимали, что сама Земля также притягивается другими телами; они не знали, что Земля - не самое тя­ желое тело, а только одна из планет, что масса ее ничтожна по сравнению не только с массой Солнца, но и с массой Юпитера и Сатурна. Те- Исаак Ньютон. перь, в свете выводов Ньютона, оказывалось, ·что все тела притягивают друг друга. Мало то­ го, сила притяжения тел подчиняется определен­ ным количественным закономерностям, а имен­ но: сила притяжения (тяготения) прямо пропор­ циональна массам притягивающих тел и об­ ратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Ньютону не сразу удалось вывести количест­ венные закономерности силы притяжения. Это потребовало от него многих лет упорных размыш- · �Т. КОПЕРНИКА ДО НЬЮТОНА лений и вычислений. Но :когда все эти вычис­ ления бЫли произведены, стало понятно, что Луна удерживается на своей орбите силой зем­ ного притяжения, а планеты, в том числе и Землю, держит на их орбитах могучая сила сол­ нечного притяжения. И всегда тяготение дей­ ствует так, как показал Ньютон, - в зависи ­ мости от массы тел и от расстояния между ними. Во всяком случае, Ньютон установил закон тя­ готения для солнечной системы. Тогда еще не было возможности выяснить, действует ли этот закон в глубинах мирового пространства, дале­ ко за пределами солнечной системы. Это стало возможно позднее, когда были открыты двой­ ные звезды� системы из двух (а ино . гда из трех, четырех и более) звезд, из .которых одна, более массивная, является «главной», а другая (или другие) - ее спутником. Изучение движения «главных» звезд и их спутников позволило уста­ новить, что и в звездном мире действует закон тяготения. Таким образом, он вполне заслужил присвоенное ему наименование закона всемир­ ного тяготения. Младшим современником Ньютона был его соотечественник Эдмунд Галлей (1656- 1742). Он обогатил астрономию рЯдом выдающихся открытий. Еще совсем молодым ученым Галлей отправился на остров Св. Елены для наблюде­ ния звезд. Это были первые систематические наблюдения звездного неба в южном полушарии Земли. Позднее, изучая по летописям и другим исто­ рическим документам появления комет в прош­ лые века, Галлей обнаружил, что кометы, по­ являвшиеся в 1456, 153'1, 1607 и 1682 гг. , приб­ лижались к Солнцу и потом удалялись от него по Оl{ним и тем же путнм. Галлей сделал вывод, что во все х этих случаях появлялась одна и та же комета и что она обращается во:Круг Солнца, совершая полный оборот за 75-76 лет. До этого считалось, что !\ометы приходят из далеких глубин мирового пространства и потом исчезают в нем. В свете открытия Галлея впервые стало выясняться, что кометы - такие же члены солнечной системы, спутники Солнца, как и планеты. В отношении кометы Галлея (так стала называться комета, движение кото­ рой он изучал) открытие было подтверждено очереl{ным появлением ее в 17 59 г., согласно предсказанию Галлея. Для многих других комет открытие Галлея подтв ердилось позднее . В 1718 r. Галлей сделал важнейшее из своих открытий. Изучая звездные каталоги Гиппарха и Тихо Браге и сравнивая указанные в них положения на небе отдельных звезд с данными 87
КАК РАЗВИВАЛАСЬ НАУКА О ВСЕЛЕННОИ современных ему наблюдений, Галлей обнару­ жил, что положения этих звезд изменились, причем эти изменения нельзя было объяснить ошибками прежних наблюдений. Галлей при­ шел к единственно правильному выводу, что звезды не I!окоятся неподвижно в пространстве, а движутся в нем. Правда, Галлею удалось уста­ новить это движение только для трех звезд- Эдмунд Галлей . Сириуса, Арктура и Альдебарана. Но потом оно было установлено и для других звезд, в том числе и для Солнца. Таким образом, в XVI I и в начале XVIII в. уже были достигнуты выдающиеся успехи в астрономии. Было раскрыто строение солнечной системы и открыты законы движения входящих в нее небесных тел. Стало несомненным, что Солн­ це - только одна из звезд в бесконечной звезд­ ной Вселенной. Но изучение звездного мира еще только начиналось. ЗАКОН ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ • В начале XVII в. немецкий ученый Иоганн Кеплер дал общую картину движения планет и установил форму их орбит. Но для него оста­ валось загадкой, какая сила определяет такое движение планет. 88 Кеплер сравнивал Солнце с гигантским маг­ нитом и склонялся к мысли, что планеты дви­ жутся по своим орбитам под влиянием магнит­ ного действия Солнца. По этому поводу различ­ ные предположения высказывали и другие ученые. Выяснение силы, управляющей движе­ нием планет, принадлежит Ньютону. Он это сделал, использовав закон инерции и законы Кеплера (см. стр. 33). По закону инерции всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолиней­ ного движения, пока какая-то сила не выведет его из этого состояния.После продолжительных исследований Ньютон пришел к выводу, что дви­ жением планет управляет сила тяготения, дей­ ствующая обратно пропорционально квадрату расстояния. Это значит, что если бы, например, расстояние между Землей и Луной увеличилось в два раза, то сила тяготения между ними умень­ шилась бы в два в квадрате раза (22 = 2 х 2), т. е . в четыре раза; с увеличением расстояния в три раза сила тяготения уменьшилась бы в три в квадрате раза (32=3х3), т. е. в девять раз,ит.д. Это положение Ньютон обосновал не только путем теоретических расчетов, но и посредством сравнений с результатами опытов. Известно, что свободно падающее тело (на.пример, тело, падающее в длинной стеклянной трубке, из ко­ торой вьшачан воздух) у самой земной поверх­ ности за первую секунду проходит 4,9 м. Луна, как было уже известно Ньютону, находится от центра земного шара на расстоянии 60 зем­ ных радиусов, т. е. в 60 раз дальше, чем тело, находящееся на земной поверхности. Поэтому, свободно падая по направлению к Земле, Луна должна проходить в первую секунду не 4,9 м, а в шестьдесят в квадрате раз (602= 3600 ) мень­ шее расстояние, т. е . 1,36 мм . Следовательно, Луна, по теории Ньютона, должна была бы падать по направлению к Земле, проходя n первую секунду путь, равный приблизительно 1,36 мм. Таким образом, Ньютон нашел, что сила земного притяжения действительно смещает Луну с ее прямолинейного пути (пути движения по инерции) за каждую секунду на 1,36 мм . Он нашел, что эти два движения (одно - под дей­ ствием силы тяготения к Земле, другое - по инерции) складываются и в результате дают кри­ волинейное движение Луны вокруг Земли. Лу­ на, пишет Ньютон, тяготеет к Земле и силой тя­ готения постоянно отклоняется от прямоли­ нейного движения, удерживаясь на своей орби­ те. Оказалось, что закон тяготения определяет
\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ Если бы Земля не притягивала Луну, то последняя улетела бы в мировое. пространство в направлении точки А.. Но вмед­ ствие притяжения Земли Луна отклоняется от прямолинейного пути и движется по некоторой дуге в направлении точки Б. не только движение Луны, но и движение всех небесных тел в солнечной системе. Это исследование протекало у Ньютона не совсем гладко. Так как планеты представляют собой гигантские шарообразные тела, то очень трудно было определить, как они притягиваются между собой. В конце концов Ньютону удалось доказать, что шарообразные тела взаимно при­ тягиваются так, как если бы вся их масса была сосредоточена в их центрах. Но для того чтобы найти соотношение рас­ стояний от центра земного шара до тел, находя­ щихся на земной поверхности, и до Луны, тре­ бовалось точно знать длину радиуса Земли. Размеры же Земли тогда еще не были точно определены, и для своих вычислений Ньют<?н воспользовался неточной, как потом выясни­ лось, величиной радиуса земного шара, данной голландским ученым Снеллиусом. Получив не­ верный результат, Ньютон с горечью отложил эту работу. Спустя много лет ученый опять возвра­ тился к своим вычислениям. Поводом к этому послужило сообщение в Лондонском Королев­ ском обществе 1 известного французского аст­ ронома Пикара о более точном определении им величины земного радиуса. Использовав данные i Лондонское Королевское общество - Английская Академия наук. ЗАКОН ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИ·Я Пикара, Ньютон проделал всю работу заново и доказал правильность своего предположения. Но и после этого Ньютон долго не опубли­ ковывал своего выдающегося открыт1rя. Он старался всесторонне его проверить, применяя выведенный им закон к движению планет вокруг Солнца и к движению спутников Юпитера и Сатурна. И всюду данные этих наблюдений сов­ падали с теорией. Ньютон применил этот закон к движению комет и доказал, что теоретически возможны параболические движения. Он высказал пред­ положение, что кометы движутся или по очень вытянутым эллипсам, или по разомкнутым кри­ вым - параболам. Основываясь на законе тяготения, Ньютон сравнил массы Солнца, Земли и планет и до­ полнил этот закон новым положением : сила тяготения двух тел зависит не только от рас­ стояния между ними, но и от их масс. Он до­ казал, что сила тяготения двух тел прямо пропорциональна их мае.сам, т. е . она тем больше, чем больше массы взаимно притяги­ вающихся тел. Земные тела также взаимно притягивают друг друга. Это обнаруживается при очень точ­ ных опытах. Притяг - иваются между собой и люди. Из­ вестно, что два человека, отстоящие друг от друга на один метр, взаимно притягиваются с силой, равной приблизительно одной сороко­ вой доле миллиграмма. Человек, находящийся Кометы движутся по орбитам, имеющим форму аллипсов, парабол и гипербол. на поверхности Земли, притягивает ее с силой, равной его весу. Открытие Ньютона привело к созданию но­ вой картины мира, а именно: в солнечной систе­ ме с громадными скоростями движутся планеты, они находятся друг от друга на колоссальных 39
КАК РАЗВИВАЛАСЬ НАУКА О ВСЕЛЕННОЙ расстояниях, но вместе с тем, благодаря силе взаимного притяжения, связаны в одну систему. Открытый Ньютоном закон получил название вакона всемирного тяготения. Это великий и н п Солнuе Схема движения п.1 1 аиеты под дей­ ствием притяl!\е• иия Сопнца. вечный закон природы. В окончательном виде его можно сформулировать так: всЯJюе тело притягивает другое тело с силой, прямо про­ порциональной массам этих тел и обратно про­ порциональной квадрату расстояния между ними. Математически закон тяготения выражается такой формулой: где f - постоянная тяготения, m1 и т2 - массы двух тел, r - расстояние между ними. Солнце удерживает планеты на их орбитах своим притяжен.ием. Если бы этого не было, то планета П (см . ри с.), двигающаяся, например, в направлении ПК, двигалась бы прямолиней­ но и равномерно (по закону инерции). В первую секунду она переместилась бы из точки П в точку К и наконец покинула бы нашу .солнеч­ ную систему . Наоборот, если бы планета не имела собственной скорости и испытывала только притяжение к Солнцу, то она в первую се­ кунду переместилась бы из точки П в точку Л. Но так как планета одновременно и притяги­ вается к Солнцу, и движется, то она будет перемещаться по направлению ПА. Следователь­ но, планета в конце первой секунды не бу­ дет ни в точке К, ни в точке Л, а переместится по диагонали в точку А . Рассуждая подобным образом, мы придем к выводу, что планета во вторую секунду пе­ реместится в точку Б, в третью - в точку вит..о;. Вот, оказывается; какая сила удерживает планеты, в том числе Землю, на своих орбитах и заставляет их . двигаться вокруг Солнца. Многим, вероятно, приходилось держать в руке один конец шнурка, к другому концу кото­ рого привязан камешек, и заставлять камешек вращаться. При вращении шнурок все время наход ится в состоянии натяжения, но если он вдруг вырвется из рук, то сейчас же вместе с камешком улетит прочь. Нечто подобное про­ изошло бы и с планетами, в том числе и с Зем­ лей, если бы Солнце вдруг перестало их притя­ гивать. Но этого не может случиться, так как притяжение - неотъемлемое свойство всех тел . Поэтому притяжение Солнца не может быть приостановлено. Оно действует непрерывно, постоянно, и, следовательно, планетам не могут угрожать подобные катастрофы . Солнце своей силой притяжения все время удерживает пла­ неты в среднем на одном и том же расстоянии, EcJJН вращать шнур с rруаом на конце, то шнур натянется и бу­ дет держать груа. Но стоит отпустить шнур, как груа упетит прочь. То же самое проиаошпо бы и с Земпей, еми бы сипа тя1•отеиия Сопица переста.1 1 а действовать. подобно тому как натяжение шнурка удерживает камешеlt . Открытием закона всемирного тяготения бы­ ло заложено начало небесной мехаt�ики, изу- чающей движение планет. · Свои основные выводы Ньютон изложил в большом труде, ltоторый был опубликован в 1687 г. под названием «Математические начала натуральной философии». Этот выдающийся
труд Ньютона был издан у нас в 1915 г. в пере­ воде акад . А. Н . Крылова . Развитие астрономии показало, что закон всем ирного тяготения Ньютона регулирует движение не только пла­ нет, комет и других тел солнечной системы, но и звезд, рассеянных в далеких глубинах Млечного Пути . Когда в конце XVIII в. обнаружились не­ правильности в движении незадолго перед тем открытой планеты Уран, было высказано пред­ положение, что они вызываются притяжением неизвестной, еще более далекой от Солнца пла­ неты . Встала задача: найти эту планету при по­ мощи математических расчетов, исходя из зако­ нз всемирного тяготения . За решение этой задачи взялись французский астроном Урбен Леверье (1811-1877) и англий­ ский ученый, тогдJ. только что окончивший университет, Джон Адамс (1819- 1892) . В ре­ зультате сложных вычислений оба они указали, где на небе в данное время искать неизвестную планету . Адамс передал сделанные им вычисления своему профессору, но тот не придал им должно­ го значения и оставил их без внимания . Леверье же сразу сообщил свои вычисления немецко­ му астроному Галле . В сентябре 1846 г. Галле получил письмо от Леверье и в тот же вечер при помощи телескопа открыл новую планету Нептун, почти в том месте, на которое указы­ вали вычисления Леверье . Открытие Нептуна служит ярким примером обоснованности научных предвидений . И здесь уместно вспомнить слова В. И . Ленина: «Чудес­ ное пророчество есть сказка . Но научное проро­ чество есть факт». • Почему Jlyнa 11е отрывается от 3еие1 1 и и ве падает на Сое1 1 пце Луна в "'О раз ближе к Земле, чем к СоJJнцу. ECJJИ бы масса Солнца равнялась массе Земли, то Земля притягивала бы Луну в �00', или в 160 тыс. раа сильнее Солнца. Но масса Солнца в 333 тыс: раа больше массы ЗемJJи. Следовательно, СоJJнце притягивает Луну в два с лишним раза сивьиее, чем притягивает ее Земля. Почему же в таком cJJyчae Луна не падает на Солнце, не отрывается от Земли, а обращается ВО· круг нее? Да потому, что Солнце притягивает не только Луну, но и Землю, и Jlyнa, таким обра­ вом, движется вокруг Солнца вместе с Землей, под­ чиняясь одновременно и вемному и солнечному прв· ТJIЖению. ПРИЛИВЫ И ОТЛИВЫ DPИ.JillBЫ U OT"1JUBЫ Жители многих населенных пунктов на побережьях морей и океанов ежедневно наблю­ дают очень интересное явление природы - периодические повышения .и понижения воды у берегов . Такие периодические колебания воды в оке­ анах и морях наз . ываются приливами и отли вами. Заметнее всего прилины и отлины у берегов океанов или открытых морей . Здесь обычно на­ блюдается такая картина . В течение суток, точ­ нее 24 часов 50 минут, уровень воды у берегов дважды повышается и дважды понижается . Повышение от наименьшего уровня воды до наибольшего происходит постепенно и сначала медленно, а затем все быстрее и быстрее . Оно длится в среднем около 6 часов 12,5 минуты. После этого начинается понижение уровня воды . Понижение продолжается в среднем так же 6 часов 12,5 минуты . Один из двух приливов в течение суток в данной местности наступает вскоре после того, как Луна достигнет самого высохого положения на небе (верхней кульминации ). Основываясь на этом и на совпадении удвоенного периода приливов (24 часа 50 минут) с периодом видимо­ го обращения Луны вокруг Зем.'Iи, еще в древ­ ние времена люди связывали приливы и отливы с Луной . И действительно, основная причина прили­ вов, как впервые указал Исаак Ньютон,­ это притяжение ЗемлИ' Луной, точнее говоря, разность между притяжением Луной всей Земли в целом, с одной стороны, и водной оболочки ее,- с другой. В общих чертах теория Ньютона объясняет приливы и отливы так . Притяжение Земли Луной складывается из притяжения Луной отдельных частиц Земли . Частицы, которые находятся в данный момент ближе к Луне, притягиваются ею сильнее, а более далекие - слабее . Если бы Земля была абсолютно твердой, то это различие в сиJ1е при­ тяжения ее частиц не играло бы никакой роли. Но Земля не абсолютно твердое небесное тело. Кроме того, 0на покрыта океанами и морями, которые занимают 71 % ее поверхности . По­ этому разное притяжение частиц, находящихся вблизи поверхности Земли и вблизи ее центра (эту разность называют приливообразующей силой), смещает эти частицы друг относитель­ но друга, и Земля, прежде всего ее водная обо­ лочка, изменяет свою форму, деформируется. �1
RAK РАЗВЦВАЛАСЬ НАУКА О ВСЕЛЕННОЙ & 8.• А � - ------ --., n," Рис. 1 . Схема nриJJива. Рассмотрим рисунок 1. Частицы воды, наибо­ лее близкие к Луне в данный момент (на рисуние вблизи точки А), притягиваются Луной сильнее, а частицы, наиболее далекие от нее (вблизи точки В),- слабее, чем частицы, находящиеся в центре Земли . Поэтому частицы воды вблизи точии А смещаются по направлению к Луне больше, а частицы вблизи точки В - меньше, чем частицы в центре Земли, и: водная оболоч­ иа Земли деформируется - она вытягиваете.Я в направлении Луны. Деформируется и вытягивается к Луне во­ обще все твердое тело Зем.чи, но гораздо меньше, так как оно состоит из вещества, гораздо более вязкого, чем вода . Та:rшм образом, на стороне Земли, обращен­ ной к Луне, и на противоположной ее стороне {вблизи точек А и В) вода поднимается, обра­ зуются так называемые приливные выступы и на:rюпляется излише · к воды . Вблизи же точек В и Г уровень воды снижается, оттуда вода стекает, и здесь наступает отлив . Приливные выступы вблизи А и В стремят­ ся сохранить по отношению к Луне одно и то же положение. И если бы Земля не вращалась, а Луна была неподвижной по отношению к Зем­ ле, то Земля вместе со своей водной оболочкой всегда сохраняла бы одну и ту же форму, вы­ тянутую по направлению к Луне, и никаких приливов и отливов не было бы . Однако Земля вращается, а Луна для земного наблюдателя движется по небу с запада на восток и за сутки делает как бы полный оборот вокруг Земли . По­ этому приливные выступы как бы следуют за Луной и перемещаются по поверхности океанов и морей. Образуется так называемая приливная волна (точнее, две волны в противоположных точках земного шара). Она движется в океанах и морях с запада на восток навстречу направ­ лению вращения Земли со скоростью около 1800 км/час. Над каждым пунктом в океане приливная волна, поднимающая уровень воды, проходит дважды в сутки. В открытом океане уровень воды при про­ хождении приливной волны поднимается не­ значительно, в среднем на несколько десятков 42 сантиметров, и естественно, что это остается незаметным, например, для плывущ11х на ко­ рабле людей . Но у берегов даже такой подъем уровня воды уже заметен. Кроме того, у бере­ гов, особенно в узких заливах или бухтах, уровень воды поднимается гораздо выше, чем в открытом океане, так как берег материка препятствует движению приливной волны и во­ да здесь накапливается в течение всего времени между отливом и приливом. Поэтому около берегов приливы (точнее говоря, ра:,ность меж­ ду уровнями воды при приливе и отливе) дости­ гают в среднем 4-5 м. Самый большой при­ лив - около 18 м - наблюдается в одной из бухт побережья Канады . В СССР наибольшие приливы - около 13 м - наблюдаются в Гижигинской и Пенжин­ ской губах на Охотском море . Во внутренних морях, например в Балтий­ ском и Черном, приливы и отливы очень малы и почти незаметны. Это происходит потому, что через узкие проливы, соединяющие такие моря с океанами, за время от отлива до прилива не успевают проникнуть в моря сколько-нибудь значительные массы воды, перемещающиеся вместе с онеанской приливной волной. Правда, в каждом закрытом море или даже озере воз­ никают самостоятельные приливные волны и перемещения масс воды внутри этих морей и озер . Но чем меньше море или озеро, тем меньше воды перемещается в нем от одного берега к другому и тем меньше приливы и отливы. На­ пример, в Средиземном море приливы дости­ гают1-2м,авЧерномморе-10см. Такова в общих чертах картина приливов и отливов и причина их возникновения. При более детальном изучении приливов и отJшвов наблюдаются такие очень интересные и очень сложные явления. Момент полной воды в данной местности не совпадает с кульминацией Луны, а всегда запаздывает. Это происходит потому, что тре­ ние воды о дно океанов и внутреннее трение воды несколько задерживают движение прилив­ ной волны и она не поспевает, так сказать, за Луной. Приливная волна достигает данного пункта в океане лишь через некоторый проме­ жуток времени после кульминации Луны, так что прямая линия, проведенная через прилив­ ные выступы на противоположных сторонах земного шара, проходит восточнее направления из центра Земли на Луну {рис . 2) . Величина запаздывания приливов в данной местности по еравнению с моментом кульмина­ ции Луны называется «прикладным часоМ».
- ---- Рис. 2. Для наблюдателя в М' Луна кульминирует. Гребни приливной волны находятся в это время на .пинии N;Y. В разных местностях «Прикладной час» раз­ ный, так как он зависит от особенностей рельефа дна и берегов . Например, в Остенде (Бель гия) «прикладной час» равен в среднем 25 минутам, в Гибралтаре - 1 часу 47 минутам, в Бресте (Франция) - 3 часам 46 минутам, в некоторых заливах Белого моря - 5 часам и т. д. В одной и той же местности высота при­ ливов изо дня в день меняется . Это связано преж­ де всего с тем, что расстояние от Луны до Зем­ ли и высота Луны над горизонтом в данной местности в момент кульминации все время изменяются . Изменяется в связи с этим и вели­ чина действующей приливообразующей силы . Существует такая формула для приливообразую­ щей силы, действующей на единицу массы на по­ верхности Земли в момент кульминации Луны: F =2/ ��V1-f cos2h ', где f - постоянная тяготения, М - масса Лу­ ны, R - радиус Земли, r- расстояние от Луны до Земли, h - высота Луны над горизонтом в момент кульминации . В течение месяца расстояние от Луны до Зем­ ли изменяется приблизительно от r =365 тыс . км до r =405 тыс . км, а приливообразую­ щая сила изменяется примерно в 1,4 раза . Высота Луны над горизонтсм в момент кульми­ нации изменяется в течение месяца в среднем на 47°, причем эта амплитуда изменений ко­ леблется с периодом около 19 лет от 37 до 57°; это приводит как к месячным колебаниям высо­ ты приливов и отливов, так и к колебаниям с периодом около 19 лет . Заметное приливное действие оказывает на Землю и Солнце, и по той же причине, что и Луна . Хотя Солнце находится от Земли значи­ тельно дальше, чем Луна (в среднем в 389 раз), но его масса намного больше массы Луны (в 27 млн . раз), поэтому и влияние его также велико. ПРИЛИВЫ И ОТЛИВЫ В моменты сизигий (т . е. когда Земля, Луна и Солнце располагаются на прямой линии) сол­ нечная и лунная приливные волны складывают­ ся друг с другом, а в моменты квадратур (когда направления с Земли на Луну и Солнце отли­ чаются друг от друга на 90°) солнечная прилив­ ная волна несколько повышает уровень отлива и несколько понижает уровень прилива . По­ этому высота приливов во время сизигий бывает примерно в 2,7 раза больше, чем во время квадратур . Кроме указанных основных причин колеба­ ния высоты приливов и отливов, существуют и более мелкие . Они связаны главным образом с особенностями движения Луны вокруг Земли и Земли вокруг Солнца . Теоретичес1ш приливное действие оказыва­ ют также и планеты, но оно слишком мало, чтобы его можно было обнаружить . Под действием приливообразующих сил де­ формируется не только водная оболочка, но и все твердое тело Земли . Таким образом, при­ ливные волны возникают и на твердой поверх­ ности Земли . Их бы не было совсем, если бы Земля была абсолютно твердой . И наоборот, они были бы наибольшими, если бы Земля была жидкой . Наблюдения приливных волн на твердой поверхности Земли позволяют су­ дить об упругости вещества Земли . Эти наблю­ дения показывают, что Земля по своей упругости обладает свойствами стального шара . Приливообразующие силы вызывают также деформации воздушной оболочки Земли . Они выражаются прежде всего в периодических ко­ лебаниях атмосферного давления . Обнаружива­ ются также периодические изменения свойств различных слоев атмосферы . Приливы и отливы перемещают большие массы воды, и люди давно стали задумываться над тем, как бы заставить эти массы воды вра­ щать колеса турбин, вырабатывающих электро­ энергию . В последние �·оды вопрос этот уже практически решен, и в ближайшем будущем человек широко будет использовать энергию приливов и отливов . Принцип работы приливной гидроэлектро­ станции простой . В заливе, где наблюдаются более или менее значительные приливы и отли­ вы, строится плотина, отделяющая часть зали­ ва от океана . Во время прилива или отлива образуется разность уровней воды между океа­ ном и отделенной частью залива. Вода по спе­ циальному каналу устремляется сквозь плотину сверху вниз и приводит в �вижение установлен­ ные там турбины. 43
КАК РАЗВИВАЛАСЬ НАУКА О ВСЕЛЕННОЙ На приливной электростанции удобны так называемые реверсивные турбины. Они враща­ ются то в одну (во время прилива), то в другую (во время отлива) сторону. Приливные гидроэлектростанции проекти­ руются во Франции, США, Англии и во многих других странах. В СССР начато строительство опытной приливной гидроэлектростанции в Кис­ ло й губе на побережье Кольского полуострова. • КАК ИЗМЕРЯЮТ РАССТОЯНИЕ ДО НЕБЕСНЫХ С ВЕТИЛ Расстояние до небесных светил астрономы определяют подобно тому, как артиллеристы определяют расстояние до цели. Конечно, рас­ стояние до цели, как и ·лю · бые расстояния на Земле, ничтожно по сравнению с удаленностью небесных светил, и астрономы пользуются иными приборами, чем артиллеристы, но суть дела одна и та же. Предмет, расстояние до которого надо определить, рассматривают одновременно с двух мест, откуда он виден по разным направ- . лениям. Если два человека, стоящие на рас­ стоянии 10 м друг от друга, будут целиться из ружей в один и тот же предмет, удаленный от них на 100 м, то их ружья не будут парал­ лельны друг другу, как параллельны друг другу рельсы железных дорог. Ружья обоих стрелков образуют между собой угол, кото­ рый будет тем меньше, чем дальше от стреJшов находится цель. Зная расстояние между наблюдателями и угол между направлениями, под которым они Расстояния , потря сающие воображение Перед 11ами сравнительно тонкая ста.яьная прово.яока площадью сече­ ния 1 мм'. Километр такой проволоки весит 8 нГ. Чтобы протянуть такую проволоку от Москвы до Ленннrрада, ее потребуется 5,2 т. Такая же проволока, протянутая от Земли до Луны, будет весить (ко­ . ие ч но, на аемвЫх весах) 3000 т, от Земли до Солнца - 1200 тыс. т, а до ближайшей авеады - 336 м.ярд. т. видят цель, легко можно высчитать расстояние до нее, Это делается при помощи тригонометрии. Ученые тоже «целятся» на звезды, но не из ружей, а при помощи телескопов. Угол между направлениями двух телескопов на звезду определяют по специальным приборам с точно­ стью до 1/100 доли секунды дуги. При отсчетах Можно вычислить расстояние до мишени, если иавестны рас­ стояние между стрелками и уrо.я, под. которым они видят ми­ шень. Подобным же способом астрономы опредеnяют расстоя- ния до бnизких небесных свети.я. таких мельчайших частей дуги астрономы поль­ зуются микроскопами. Небесные светила находятся очень далеко от Земли. Чтобы заметить различие в направле­ ниях, по которым видно светило, ученые долж­ ны находиться на расстоянии многих тысяч километров друг от друга, иначе угол между направлениями будет так мал, что его невоз­ можно измерить. Например, делают так: один астроном наблюдает светило на севере Евро- В самое последнее время радио­ астрономические наблюдения позво - 11или уловить очень далекий источник радиоиалучення. Расстояние до неrо определяют в 13 млрд. световых лет, т. е . он находится в 3 млрд. раз даль­ ше ближайшей звезды. Если до этоrо источника света протянуть нашу про­ волоку, то она будет весить приблиа11- тельио одни секст11.яьон тони (секстиnь­ ои - это единица с 21 нулем, т. е. 11то миллиард триллионов).
КАК ИЗМЕРЯЮТ РАССТОЯНИЕ ДО НЕБЕСНЫХ СВЕТИЛ пы, а другой в то же время наблюдает его в Южной Африке. Производя наблюдения с двух отдален­ ных . точек земного шара, астрономы определи­ ли расстояние до наиболее близких к нам небес­ ных светил: Луны, Солнца и планет. Расстояние до наиболее близких к нам небесных саети.1 1 ( Солн­ ца, Jiy11ы, планет) определяется наблюдением их с двух от­ даленных друг от друга точек аемного шара. Но даже при самых тщательных попытках таким способом нельзя определить расстояние до звезд, так как диаметр земного шара слиш­ ком мал по сравнению с расстояниями до бли­ жайших звезд, и, наблюдая с противоположных концов его, нельзя заметить различие в направ­ лениях на звезды. Следовательно, надо было на­ блюдать зве : щу с концов такой прямой линии; ко­ торая по длине превышает диаметр земного шара в 28 600 тыс. раз. Где же астрономы могли взять такую прямую линию, которая на земном шаре никак не умес­ тится? Оказывается, такая линия в природе есть - это диаметр земной орбиты. Чтобы проехать вдоль диаметра земной орбиты, который рав­ няется 300 млн. км , на курьерском поезде, идущем со скоростью 100 км/час, пришлось бы затратить более 340 лет! Но этого не нужно делать. За полгода сам земной шар переносит нас на другую сторону от Солнца, на противоположную точку диа­ метра земной орбиты. Лишь наблюдая таким путем, можно заметить ничтожно малое раз­ личие в направлениях, по которым видны бли­ жайшие звезды. Правда, наблюдения при этом приходится производить не одновременно, а в моменты, отделенные друг от друга проме­ жутком в полгода. За это время изучаемая звезда переместится в пространстве на огром­ ное расстояние вследствие своего движения. Но это расстояние ничтожно мало в сравнении с расстоянием от нас до звезды, и его можно не принимать во внимание. Точно так же для арти.1- лериста, вычисляющего многокилометровое расстояние до позиции неприятеля, не имеет значения передвижение кого-нибудь во вра­ жеском стане на шаг вперед или назад. Его вычисления будут достаточно точны без учета длины этого шага. Однако даже и наблюдения с противополож­ ных сторон диаметра земной орбиты долгое вре­ мя не давали необходимых результатов. Слиш­ ком малы углы между направлениями, и для их измерения требовалась огромная точность. И в XVIII и в начале XIX в. астрономы еще не могли достигнуть такой точности. Астрономам было ясно, что расстояния до звезд огром ны, а точно определить их никому не удавалось. Только в 30-х годах XIX в. русс1шй ученый В. Я. Струве определил расстояние до звезды Ве­ га (самая яркая звезда из созвездия Лиры) и тем са мым положил начало· точному определению звездных расстояний. Вскоре были определены расстояния до целого ряда звезд. Оказалось, что даже ближайшие к Земле звезды в тысячи раз дальше самой далекой планеты - Плутона. Такие расстояния выра­ жать в километрах трудно� Поэтому их вы­ ражают в единицах времени, которое нуж­ но свету, чтобы пройти это расстояние. Свет движется очень быстро и за 1 секунду распро­ страняется на 300 тыс. км. Когда сверкает мол­ нля, то свет ее доходит до нас за ничтожно малую долю секунды. От Луны до Земли свет идет fl/4 секунды, от Солнца - 8 минут, от самой далекой планеты - Плутона - около 5 часов, а от ближайшей звезды - более 4 лет! Курьерский поезд, идя без остановки со скоро­ стью 100 км/час, добрался бы до ближайшей звезды, называемой альфой Центавра, только через 46 млн. лет; за 3-4 млн. лет до нее доле­ тел бы современный самолет. А ведь альфа Цен­ тавра - самая близкая к нам звезда! Расстоя­ ние от Земли до нее ничтожно мало по сравне­ нию с расстоянием до дальних звезд Млечно­ го Пути. Опищ1.нный способ определения расстоя­ ний до звезд применим только для сравни­ тельно близких к солнечной системе звезд. Для звезд, более далеких, он не годится - слиш­ ком мал диаметр земной орбиты по сравнению с расстояниями в тысячи и более световых лет. Астрономы имеют теперь в своем распоряжении другие методы определения расстояний до очень далеких звезд и туманностей. Некоторых людей пугает громадность звезд-
КАК РА3ВИВАJIАСЬ НАУКА О ВСЕЛЕННОЙ пых расстояний, но надо помнить о том, как велико могущество человеческого разума, если он смог измерить такие расстояния. Для чело­ веческого разума нет пределов. Он может не­ ограниченно познавать мир, законы природы и использовать эти знания себе на пользу. Измерения расстояний до звезд оконча­ тельно доказали, что все звезды находятся от нас на разных расстояниях и вовсе не расположены на поверхности круглого купола, каким нам кажется звездное ночное небо. Оно нам кажется куполом, опрокинутым над Землей, или шаром, окружающим со всех сторон нашу планету, только потому, что невооруженный глаз не воспринимает различия в расстояниях до звезд. Расстояние до более далеких небесных светил (авеад) опреде­ J1яется ва6людевия11 1 и с претивопоJ1ожных точек аемной 48 ор611ты . · Если бы какая-нибудь планета, даже на­ много большая, чем Юпитер, находилась от Земли на расстоянии ближайшей звезды, то для нас она была бы совершенно невидима. На таком огромном расстоянии Солнце осае­ щало бы ее слишком слабо, да и на обратном пути к нам отраженный ею свет ослабевал бы слишком си;1ьно. Звезд ы же светят своим собственным, чрезвычайно ярним светом, т. е. являются самосветя щимися солнцами. Таким образом мы можем разделить Все ленную на со лнечную систему (ближайшие к нам окрест­ ности) и беснонечный мир, лежащий за ее пределами. Этот мир состоит из бесчисленного количества звезд, подобных нашему Солнцу. • КАК РАБОТАЮТ АСТРОНОМЫ НабеJiюденuя в тееJiескоп Темная ночь. Высоко в небе сияют звезды, и при их слабом свете едва видны очертания круглого купола башни астрономической обсер­ ватории. Время от времени купол медленно пово­ рачивается и :мы видим на нем темную прорезь, или люк, в котором на мгновение может сверк­ нуть стеклянный глаз телескопа. Поднимемся в темноте по узеньной лест­ нице башни и войдем под купол. Там на сере­ дине круглой площадки мы видим чугунную колонну, на которой укреплена легко повора­ чивающаяся во все стороны длинная труба теле­ скопа. На переднем ее конце, обращенном к небу, укреплено большое двояковыпуклое стекло - линза, или объектив. Объентивом свет собирается в фокальной плоскости, где и полу­ чается изображение рассматриваемого светила. Это изображение, получаемое у нижнего конца телескопа, рассматривается в окуляр. Онуляр - это особое увеличительное стекло; оно представ­ ляет собой систему линз. В него непосредственно и смотрит наблюдатель. Чтобы наблюдениям не мешали городской свет, дым и пыль, заполняющие нижние слои атмосферы, обсерватории обычно строят за городом и даже на горах. Ведь чем выше над землей, тем разреженнее, спокойнее, чище и прозрачнее воздух, тем лучше наблюдать небес­ ные светила. Но даже над горами воздух часто бывает недостаточно спокойным, и лучи света
Схема те.лескопа-реф.лектора. С.лева - вогнутое аерка.ло ; оно собирает .лучи, а ма.лое п.лоское зерка.ло дает отраже­ ние их вбок , где находится г.лаа на- 6.tю;щте.л я. Реф.лектор с зерка.лом диаметром 5 м. от небесных тел, проходя снвозь воздушные струйни, постоянно отнлоняются ими . Вот поче­ му звездочна, видимая в телесноп, иногда дро­ жит и нолеблется, а маленwие изображения далених планет, на ноторых таи хочется что­ либо рассмотреть, превращаются нан бы в размы­ тые световые пятна . Воздушные струйни - враги астронома . Они резно ограничивают уве­ личение, даваемое телеснопо11 1 . Чем сильнее увеличивает телесноп, тем более заметны волне­ ния воздуха . Поэтому планеты рассматривают с увеличением не больше чем в 500 -600 раз , хотя современные нрупные телеснопы могли бы увеличивать в десяти н тысяч раз . Приложите глаз и онуляру - астро·нlilм поназывает вам Луну . Но почему же виден тольно маленьний участон ее, а не вся она? Потому что чем сильнее увеличение, тем мень­ ший «уголою> неба виден в телесноп . Что это? Почему-то Луна быс тро уходит из Поля зрения - из того уголна неба, ното- КАК РАБОТАЮТ АСТРОНОМЫ рый виден в телес ноп . Происходит это потому , что за время нашего наблюдения земной шар, вращаясь вонруг своей оси, успел немного повернуться, а вам нажется, что вертится небо и Луна уходит со своего места . В телеснопе благодаря увеличению этот поворот Земли кажется еще более бы стрым . Но вот Луна перестала уходить из поля зре­ ния - это астроном внлючил ча совой меха­ низм, ноторый стал поворачивать телесноп с той же сноростью, с наной вращается земной шар, тольно в направлении, противополож­ ном вращению Земли . Таням образом астроном нан бы погасил вращение Земли . С наждым час ом Луна все ближе и гори­ зонту, все выше поднимается нижний J{онец направленного на нее телес нопа . Вот уже не дотянуться до онуляра и на цыпочнах . При­ ходится пользоваться специальной лес тницей. В больших обсерваториях пол сделан та�> , что он при помощи механичесних устройств может плавно подниматься или опуснат ься . Для этого наблюдателю достаточно нажать ннопну . Дела ­ ются танже подвижные механизированные платформы для наблюдателя : они поднимают или опуснают его . При помощи механизмов передвигается 11 нупол башни . В маленьних башнях нупол поворачивают руной . Не сразу, не в один л:ень придуманы все эти приспособления, облегчающие работу астроно­ мов . Технина современной обсерватории создана трудом многих поколений астрономов, инжене­ ров, архитекторов . В истории астрономии нар яду с именами выдающихся астрономов сохраняются и произ­ носятся с уважением имена замечательных ма стеров, создававших астрономичесние инс тру­ менты и строивших обсерватории . ' Обсерватории строились уже в глуб оной древ­ ности . Правда, тогда не было еще телес нопов, но уже имелись большие довольно разнообраз­ ные инструменты для определения положения звезд на небе . На террит ории нашей страны, оноло Самар­ нанда, сохранились остатни замечательной об­ серватории XV в., построенно й выдающимся узбенсним астрономом и математином первой половины XV в. Улугбеном . По ним можно представить , нание задачи ставили самарнанд­ сние исследователи неба, нан развивались методы исследования небесных светил . Потом, уже после изобретения телеснопа, люди затратили много труда на то, чтобы на­ учиться отливать большие и прозрачные стенла нужного сорта и придавать им ту точную форму, 47
RAK РАЗВИВАЛАСЬ НАУКА О ВСЕЛЕННОИ Телес�;оп -рефрактор с фотока мерой. Схема телескопа-рефра�;тора. Справа - линзы объектива, собирающ11е Л)"JЩ слева - система линз- ок уляр. которая требуется для получения отчетливых изображений небесных светил. Те.'lескоп был юобретен в начале XVII в. , но и сейчас еще не научились изготовлять теле­ скоп с передним стеклом - объективом - боль­ ше одного метра в поперечнике. В такой теле­ скоп с объективом - рефрактор - из -за особого с войства ст1,шла светила видны окруженными слабой цветно й каймой, которая очень мешает набл юдениям . Чтобы избе жать этого, создали другой вид телескопа - рефлектор, в котором свет собирается не выпуклым стеклом, а вогну­ тым зеркалом. Рефлектор изобрел английский - ученый Исаак Ньютон (см. стр. 36). В рефлек- 48 торе зеркало помещают в нижнем конце теле­ скопа, оно отражает лучи и собирает их у верх­ него конца трубы, где и помещается наблюда­ тель. Обычно при помощи дополнительного маленыюго зеркала эти сходящиеся лучи отря.­ жают вбок или даже назад . В последнем слу­ чае . лучи выходят из трубы сквозь отверстие в большом зеркале . При таком устро йстве наблю­ датель находится ближе к полу и не загоражи­ вает своей головой свет, идущий в телес.1юп . Рефлектор имеет недостаток : в него отчет­ ливо виден лишь небольшой участок неба. Наи­ больший телескоп такого рода, установленный в Калифорнии, имеет зеркало 5 м в попереч­ нике. При помощи его можно фотографировать звезды до 23-й звездной величины. В Советском Союзе построен и работает на Крымской астрофизиче ской обсерватории тре­ тий в мире по величине рефлектор с зерка­ лом диаметром 2,6 м. В годы Великой Отечественной войны совет­ ский конструктор телесн:опов Д. Д. Максутов разрешил задачу, над которой долго думали изобретатели многих стран: он сконструировал телескоп, который соединяет в себе достоинства рефрактора и рефлектора и в то же время не имеет их недостатков. Ма1\ сутов на верхнем конце трубы перед вогнутым зеркалом поставил выпукло-вогнутое тонкое стекло, называемое мениском (часто стекла для очков делаются в форме подобных менисков). Каждый телескоп, в котором недостаток реф­ лектора устранен, требует зеркала и стекла особой формы. Для менискового телескопа из­ готовление и тех и других легче, так как по­ верхности их сферические. По системе Максутова на советских заводах изготовлены также школьные телескопы. Они небольшого размера, но дают такое же увели­ чение, как рефрактор длиной почти в метр, и увеличивают наблюдаемый предмет до 70 раз, тогда как бинокли обычно имеют увеличение лишьот2до8раз. Много различных новых астрономических приборов придумано и из1·отовлено как у на с, Фотография антенн одного радиотелескопа, уста­ новленного на высоте 1700 .. . в районе Бюра­ канской астрофизической обсерватории Акаде мии наук Армянской ССР. Радиотелескоп предназначен для исследования источников радиоизлучеинй не­ бесных тел и звездных систем. Площадь зеркала телескопа '500 .. . .. _..,. Н а об о р о т е: Крупнейший в Европе телескоп­ рефлектор. Диаметр зеркала телескопа - 2,6 .. . , вес зеркала - .r. Т, длина трубы - 10 .. . . Установле н на Крымской астрофизической обсерватории Акаде­ мии наук СССР.
так и за рубежом. Изготовляют, например, осо­ бые плоские зеркала для отражения солнеч­ ных лучей. Они автоматически поворачиваются вслед за Солнцем и всегда направляют его лучи в неподвижный телескоп. Изготовляют большие телескопы разных систем и много других вспо­ могательны х приборов для наблюдений за не­ бесными телами. Фотографирование авеад Если вам удастся побывать на астрономиче­ ской обсерватории, то вы, вероятно, удивитесь, узнав, что в большинство телескопов смотреть не нужно. Глаз наблюдателя там давно заменила фотографическая пластинка. На ней получают «портреты» небесных светил и целых участков не­ ба. На одном снимке можно сразу увидеть де­ сятки тысяч звезд. Вместо того чтобы тратить много часов на изучение каждой из этих звезд по очереди , сндя, например, зимой на· морозе в башне, астрономы изучают снимки в теплой комнате и сравнивают фотографии, снятые в раз­ ное время. Так астрономы узнают об изменениях, происходящих в расположении звезд, их ярко­ сти, движении в пространстве. С помощью фото­ графических снимков определяют расстояние до звезд и выясняют причины изменения блеска некот орых из них. Ддя удобства сравнения снимков их рассмат­ ривают попарно в приборе, похожем на стерео­ с1юп, или в других приборах, где снимки вид­ ны поочередно, быстро, один за другим. На об­ серваториях целые шкафы заполнены сним­ ками звезд, полученными за многие годы. Чтобы установить движение какой-либо далекой звезды , несущейся со скоростью в не­ сколько десятков километров в секунду, надо сравнить ее снимки, сделанные с промежутком времени в несколько десятилетий. На двух та­ ких снимках положение звезды, изучаемое под микроскопом, будет различаться на несколько сотых или даже тысячных долей миллиметра. Вот какие крохотные величины измеряют астрономы, чтобы определить огромные ско­ рости движения далеких небесных тел. Но результаты таких измерений нужно еще подсчитать. Для этого служат специальные ма­ шины - арифмометры; они сами умножают и Делят большие числа, если нажать на этих машинах нужные кнопки. Несравненно быстрее вычисления выполняются на счетно-аналитиче­ ских и электронных машинах. •4д.э.т.2 КАК РАБОТАЮТ АСТРОНОМЫ Большой телескоп системы Шмита. Установлен на ас­ трофизической обсерватории Академии наук Армянской ССР. Есть на обсерваториях приборы, которыми точно измеряют силу света звезд и даже полу­ чаемое от них тепло. Какая это сложная и тре­ бующая огромной точности работа, можно себе представить по такому примеру. От гигантской звезды Бетельгейзе в созвездии Ориона до Земли доходит так мало тепла, что если соби­ рать его в течение года при помощи вогнутого зеркал · а диаметрам в 2, 5 м, то им можно нагреть наперсток воды всего лишь на 1°. И все же при­ боры улавливают и такое незначительное тепло. Спек'l'ра.J J ьвый ава.J J ва Когда солнечный луч проходит через стек­ лянную трехгранную призму, он разбивается на составные части-лучи всех цветов радуги. 4:9
КАК РАЗВИВАЛАСЬ НАУКА О ВСЕЛЕННОЙ Свет, разложенный на его составные части, называется спектром, а прибор для получе­ ния и рассматривания спектров - спектро­ скапом. Радуга, сверкающая после дождя на небе, это и есть спектр Солнца, образованный ка­ пельками воды, находящимися в воздухе. Но спектроскоп дает спектр Солнца чище. Кроме того, в нем на фоне радужной полоски видны пересекающие ее в разных местах многочислен­ ные темные линии. Они говорят о многом. Их значение вы сейчас поймете. Раскаленная нить электрической лампочки, пламя свечи и расплавленный металл тоже дают спектр в виде радужной полоски, но в таких полосках спектра темных линий не видно. Спек­ тры разреженных газов, например светя­ щихся в трубках, которыми теперь стали укра­ шать вывески и витрины магазинов, имеют вид 1,ветных линий на темном фоне. Менисковый те.яескоп системы д. д . Максутова. Находится в а Пу.яковской обсерватории. · 60 Ученые установили, что каждое вещес · тво, находящееся в состоянии светящихся паров или газов, дает в спектре свои собственные, всегда одни и те же цветные линии. Например, пары металла натрия всегда дают в спектре одну и ту же яркую желтую линию, т. е . свет натрия состоит из одних лишь желтых· лучей. Натрий входит в состав пова­ ренной соли. Внесите на кончике перочинного ножика крупинки соли в пламя свечи, и оно окрасится в желтый цвет. Спектры других веществ состоят из большого числа иных линий разного цвета. По положению таких линий в спектре сложного вещества можно узнать его состав. Если составные части этого вещества, превратившись в пар, засветятся, то каждое из них заявит о себе в спектре определенными цветными линnями. Так по спектру выясняют химический состав газов. ОпредеоJiеиве хвивческого состава небесных тeoJI С помощью спектрального анализа ученые точно узнали химический состав звезд, комет и туманностей - все они состоят из известных на Земле химических элементов. Это открытие ученых было торжеством мате­ риалистической науки. Оно доказало ошибоч­ ность утверждений некоторых философов прошлого века, что человеческое познание огра­ ниченно и люди никогда не смогут узнать хими­ ческий состав небесных светил. Однако вернемся к спектру Солнца, пере­ резанному темными линиями, и к похожим на него в этом отношении спектрам звезд. Тайна этих темных линий выяснилась, когда между спектроскопом и пламенем свечи, дающей спектр в виде радужной полоски без линий, поместили газ, более холодный, чем пламя. В радужной полоске спектра появились темные линии, причем в тех самых частях спектра, где этот газ сам по себе давал бы в спе1<тре цвет­ ные линии. Оказалось, что газ поглощает из состава спектра более горячего источника све­ та (в данном опыте - свечи) те самые лучи, которые он сам излучает в раскаленном состоя­ нии. Отсюда ученые сделали вывод, что раска­ ленные поверхности Солнца и звезд дают спект­ ры в виде радужных полосок, но эти поверх­ ности окружены разреженными и менее раска­ ленными газами, которые и вызывают появле­ ние в спектре темных линий. Эти газы образуют
вокруг Солнца и звезд атмосферы, химический состав которых можно узнать по темным лини­ ям спектра. Заметим, что поверхности Солнца и звезд хотя и дают такой же спектр, как жидкие и твердые раскаленные тела, но состоят из рас­ каленных наэлектризованных газов, более ш1отных, чем окружающие их атмосферы. Спектры светил говорят нам не только о химическом составе светил. В них можно «про­ читать» еще многое, если изучить «спектральную грамоту». Например, у сравнительно холод­ ного тела самой яркой оказывается красная часть спектра. Чем горячее тело, тем менее ярки красные лучи в его спектре по сравнению с остальными и тем белее цвет тела. Так уче­ ные определяют температуру звезд по их цвету или спектру. Уже давно ученые высказали предположение, что, когда источник света движется относитель­ но наблюдателя, линии в его спектре должны немного смещаться: при приближении источ­ ника света в сторону фиолетового конца спект­ ра, и тем больше, чем больше скороеть дви­ жения источника света, при удалении- к крас­ ному концу спектра. Русский ученый, акад. А . А. Белопольский (см. стр. 201) при помощи сложных и точ- Зеркально-лииаовыil телескоп системы г. г . Саюсарева дпя фотографирования ввеад и туманно с тей. Уставоваев ва Пуп­ ковскоil о . бсерв аторвв. КАК РАБОТАЮТ АСТРОНОМЫ Мервдванвы й круг - инструме нт дпя определения точны х положений ввевд. пых опытов подтвердил, что линии спектра дей­ ствительно смещаются именно таким образом. После .этого стало возможным уверенно опре­ делять по спектру с . корости и направления дви ­ жения небесных тел, а в связи с этим было сде­ лано много и других интересных открытий. О них рассказывается во многих статьях этого тома. Хотя на фотографиях спектры не получают­ ся цветными, ученые теперь достаточно хорошо знают, какому именно цвету соответствует то или другое место на черно-белой фотографии спектра. Прежде чем астроном из своих наблюдений сделает тот или иной вывод, ему обычно при­ ходится производить много разных измерений Jt вычислений. Опредео1евне точного вреиевв п координат светио1 На обсерваториях есть инструменты, при помощи которых определяют точнейшим образом время - проверяют часы. Без такого точного уче­ та времени астрономические наблюдения теряют свою ценность. Бремя устанавливают по поло­ жению, которое занимают светила над горизон­ том. Часы обсерватории помещают в глубоние подвалы, для того чтобы они шли как можно точнее и равномернее в промежутке между вече­ рами, когда их проверяют по положению звезд. В таких подвалах круглый год сох ран яется по-
КАК РАЗВИВАЛАСЬ ЦАУКА О ВСЕЛЕВВОИ стоянная температура. Это очень важно, так как изменения температуры влияют на ход часов. За последние годы для хранения времени вместо часов с маятником стали все чаще при­ менять гораздо более точные кварцевые часы. :Кварцевые часы - это кристалл к�арца, в ко­ тором электромагнитные колебания , когда они в нем возбуждены, поддерживают сво:Ю частоту С гораздо бОЛЬШИМ ПОСТОЯНСТВОМ7 чем RОдеба­ НИЯ маятника в самых лучших часах при с·амых лучших условиях. Для передачи сигналов точного времени по радио на обсерватории имеется спе�\иаль­ ная сложная часовая, электрическая и' радио­ аппаратура. Передаваемые из Мос:квы сигналы точного времени- одни из самых тоЧных в мире. Определение точного времени по звездам, 'Х'р{l.­ нение времени при помощи точных часов и пер�­ дача его по радио составля ют Службу времени. На обсерватория х при помощи специальных телескопов определя ют тцк же положение светил на небе - их координаты. Эта работа выполняет­ ся с огромной точностью. Ра�иоастровоиия До недавнего времени астрономы изучали свет, излучаемый небесными светилами, при помощи телескопов. Свет - это электромагнит­ ная энергия , распространя ющая ся волнами та­ кой длины, при которой лучи света восприни­ маются глазом. При помощи особых приборов и фотограф�и можно воспринимать и изучать недоступные глазу ультрафиолетовые и инфра­ красные лучи. 'Ультрафиолетовые лучи имеют длину волны меньшую, чем видимые лучи. Еще меньше она у рентгеновских лучей, но такие коротковолно­ вые лучи от светил через земную атмосферу не проходят. Однако подъем некоторых прибо­ ров в верхние слои атмосферы и за ее пределы на геофизических ракетах и на искусственных .спутниках Земли позволяет улавливать и изучать коротковолновое излучение небесных светил. 'У инфракрасных лучей, наоборот, длина волны больше, чем у видимых лучей. За ними в направлении увеличения длины волны идут тепловые лучи. Они также воспринимаются специальными приборами. Еще дальше начи­ нается область радиоволн. Многие радиоволны, идущие, как выя снилось, от небесных светил, задерживаются земной атмосферой. Но атмо- 52 сфера свободно пропускает волны от нескодь­ ких миллиметров и сантиметров до нескольких метров. Это выяснилось в сороковых годах 20 в. , когда впервые было уловлено радиоизлучение, идущее из глубин космического пространства. Тогда и стали изготовля ть радиотелескопы. Они собирают радиоизлучение небесных светил. Радиотелескопы бывают двух видов. Это либо вогнутое металлическое, иногда решетча­ тое зеркало, либо рама, на которой параллельно друг другу установлены металлические стерж­ ни; в них и возникают электромагнитные коле­ бания . Законы отражения лучей таковы: че�t больше длина волны, тем менее точно может быть изготовлена форма отражающей поверхности. Поэтому требования к точности при изготов­ лении зеркал для радиотелескопов гораздо меньшие, чем при изготовлении собирающих свет оптических телескопов-рефлекторов. Это дает возможность строить радиотелескопы с зерка­ лами гораздо большего размера, чем у опти­ ческих телескопов. Их диаметры достигают десятков, а у некоторых радиотелескопов и сотен метров. Это позволя ет улавливать очень слабое радиоизлучение· от очень далеких космических источников. Радиоизлучение, приходящее к нам от небес­ ных тел, бывает двух видов - тепловое и нетепло­ вое. Раскаленное тело всегда посылает электро­ магнитное излучение всех видов, в частности и радиоволны. Это тепловое радиоизлучение. Его интенсивность зависит от температуры те­ ла и его свойств. Нетепловое радиоизлучение, иногда и очень мощное, может возникать при различных физических процессах, в частно­ сти при торможении магнитным полем элект­ ронов, летящих со скоростью, близкой к ско­ рости света. 'Установлено, что различные оболочки Солн­ ца посылают радиоизлучение. Мощность его колеблется в колоссальных пределах, отражая происходящие на Солнце сложнейшиl:' физиче­ ские процессы. Радиоволны излучаются также в атмосферах планет Венеры и Юпитера. Их интенсивно излучают газовые туманности - мас­ сы разреженного и наэлектризованного, а также нейтрального газа. Наконец, многие гигантские звездные системы также явля ются источниками радиоизлучения и некоторые из них испускают радиоволны с колоссальной силой. Изучение радиоизлучения небесных тел 11 причин, его вызывающих, чрезвычайно расши­ ря ет наши представления о небесных телах, их системах, о строении и поведении их веще­ ства и об электромагнитном излучении вообще.
Часть мощного радн о­ те.1ескопа, установлен­ ного на ращ1оастроно­ м11ческой обсерватории Института радиофиаики и электроники Академии наук Украинской ССР. Ра�иотелескоп может принимать радноизлуче­ шrе очень далеких от нас небес ных тел. Ра�иотелескоп, установ­ ленный на Пулковской обсерватории. Радиоастрономия - новая увлекательная наука. Кроме радиотелескопа, она располагает еще другим интересным инструментом -радио­ локатором. Радиолокатор посылает с Зем.1 1 и короткие радиоволны узким направленным пуч­ ком, так что их энергия почти не рассеивается. Радиоволны, посланные радиолокатором, отра­ жаются многими предметами и наэлектризовав- КАК РАБОТАЮТ АСТРОНОМЫ выми газами. По времени прохождения импуль­ са радиоволн от радиолокатора и обратно, после их отражения от предмета, можно определить расстояние до предмета и скорость его движения, так как скорость распространения радиоволн известна. Радиолокация, применявшаяся сначала в военном деле, стала новым очень точным мето- о3
КАК РАЗВИВАЛАСЬ НАУКА О ВСЕЛЕННОЙ дом определения расстояния от Земли до Луны и до многих планет. При ее помощи с доста­ точной точностью определяют высоту следов, оставляемых «падающими звездами» - метео­ рами, и скорость частиц вещества, которые их производят, когда влетают из межпланетно­ го пространства в земную атмосферу. Радиолокация открывает широкие. перспек­ тивы, в частности она со временем даст возмож­ ность «прощупыватм рельеф поверхности планет, ·окутанных густыми облаками, сквозь которые в обычный телескоп мы эту поверхность не видим. Где раОотают астроноиы Научную работу астрономы ведут на обсерва­ ториях и в астрономических институтах. В ин­ ститутах занимаются преимущественно теорети­ ческими исследованиями. В дореволюционной России были основаны крупнейшая тогда в мире Пулковская обсервато­ рия (1839) и ряд других обсерваторий, главным образом при универсиrетах. Башня больmоrо солнечноrо те лескопа Крымской астрофваи- . че ской об серватор ии Академии наук СССР. В советскую эпоху в нашей стране созданы Институт теоретической астрономии в Ле­ нинграде, большие астрофизические обсервато­ рии в Крыму, Армении, Грузии, новая астро­ номическая обсерватория близ Киева и ряд дру­ гих обсерв аторий . Скромная ранее Московская обс ерватория преобразована ·в Астрономический институт им. П . К. Штернберга при Московском государст­ венном университете. На всех обсерваториях ведется научная ра­ бота по согласованному плану. Много астрономических обсерваторий им еет­ ся и в других странах. Из них наи более известны старейшие из существующих - Па­ рижская и Гринвичская, от меридиана которой ведется счет географических долгот на земном шаре. Недавно Гринвичская обсерватория пере­ несена на новое место, дальше от Лондона, где много помех для ночных наблюдений неба. Са­ мые крупные в мире телескопы установлены в Калифорнии (Соединенные Штаты Америки) на обсерваториях Маунт-Паломар, Маунт-Виль­ сон и Ликской и на Крымской астрофизическоii обсерватории Академ ии наук ССС Р. Ликская об­ серватория построена в конце XIX в. , а осталь­ ные-ужевХХв. Гот.:.вят астрономов в СССР в университетах на механико-математических или физико-мате­ матических факультетах. ПО ОТЕЧЕСТВЕННЫМ ОБСЕРВАТОРИЯМ • В конце XIX и начале ХХ в. астрономцче­ ские обсерватории в России были при восьми .Университетах (а всего их было де сять). На них работали по 2-3 ученых, редко больше. Свою исследовательскую, в частности и ноч­ ную, наблюдательскую работу они вели наряду с учебными занятиями. Только одна Пулковская обсерватория (см. стр. 197), сооруженная под Петербургом, имела в своем штате 10- 15 астро­ номов, которые были заняты исключительно научной работой. С установлением Советской власти в нашей стране началось бурное развитие науки, в част­ ности и астрономии. Старые обсерватории стали расширяться и улучшаться, возник ряд новых астрономических учреждений. Вероломное нападение фашистов на нашу Родину нанесло тяжелые раны и отечественной
ПО ОТЕЧЕСТВЕННЫМ ОБСЕРВАТОРИЯМ Пупковская об серватория. астрономии. Фашистские варвары разрушили дотJiа знаменитую Пулковскую обсерваторию и ее отделение в Симеизе (Крым). Однако в короткий срок благодаря заботе партии и правительства о развитии науки и самоотвер­ женному труду ученых разрушенные обсерва­ тории были восстановлены и стали еще прекрас­ нее и обширнее. Созданная мощная оптиче­ ская промышленность обеспечила их перво­ классными телескопами и другими астрономи­ ческими инструментами и приборами. Если рань ше телескопы и всякие приспособления к ним приходилось заказывать за рубежом, то теперь мы изготовляем все это не только для себя, но и для многих других стран. Параллельно с ростом наших технических возможностей развивалась и конструктор­ ская мысль. Наиболее значительным было изобретение в Советском Союзе Д. Д. Максу­ товым менисковых телескопов. Менисковые те­ лескопы значительных размеров установле­ ны на ряде отечественных и зарубежных об­ серваторий. Большое значение не только для отечествен­ ной, но и для мировой науки имеет то обстоя­ тельство, что многие новые обсерватории по­ строены на юге Советского Союза, где воздух прозрачнее, чаще бывает безоблачное небо, а летом нет «белых ночей». Наши новые обсер­ ватории, открытые в различных местах страны, позволяют теперь астрономам непрерывно сле­ дить за разными небесными явлениями. Известная во вс ем мире Пулковская обсер­ ватория продолжает свои славные традиции по точнейшему определению положения звезд на небе и их движений. Для более полного охвата наблюдениями всего неба экспеди­ ция обсерватории уже несколько лет ведет определение положений звезд в Чили (Южная Америка). Видное место в работах Пулковской обсерватории занимает также и изучение физи­ ческой природы небесных тел - астрофизика, 13 особенности изучение Солнца. В Пулков еработают выдающиеся астрономы А. А . Михай лов, М. С. Зве­ рев и другие. Здесь разрабатываются все отделы астрономии, в частности радиоастрономия. В Пулкове находится один из самых круп­ ных радиотелескопов. При его помощи изу­ чено радиоизлучение ядра нашей звездной си­ стемы. Вместе с тем уже давно стали развиваться обсерватории с более узкими задачами. Так, например, для изучения движения полюсов по поверхности Земли в Рос с ии в конце XIX и в начале ХХ в. на одинаковой широте, но нl\ разных географических долготах были уста· новлены небольшие, так называемые широтные станции. В СССР сейчас созданы дополнитель­ нд новые станции. Колебания широт, т. е . дви­ жения полюса, изучаются у нас во многих ме­ стах, например в Полтаве, Москве, Пулкове, Горьком, Иркутске. Самая крупная астрофизическая обсервато­ рия Советского Союза - Крымская. Кроме огромного телескопа с зеркалом диаметром 2,6 м, там имеется рефлектор с зеркалом 1,25 м . . Для непрерывного изучения Солнца установлены специальные башенные и другие телескопы. В них следят за разными явлениями на Солнце, фотографируют Солнце и его спектр, снимают кинофильмы. Особенно успешно астрономы А. Б. Север­ ный и Э. Р. Мустель изучали здесь вспышкя горячих газов на Солнце. Эти вспышки и другие явления на Солнце они объяснили существо· ванием в солнечной атмосфере переменного
RAK РАЗВИВАЛАСЬ НАУКА О ВСЕЛЕННОЙ ные скопления, переменные звезды и звездные системы - галактики. Изучением переменных Симеиэская обсерватория (отделен 11е Крымской астроф11эической обсероатории Академии наук СССР). звезд Московская обсервато­ рия, ныне Институт име­ ни П. К . Штернберга, про­ славилась уже давно, поэтому не удивительно, что в этом ин­ ституте по поручению между­ народного Астрономического союза еще много лет назад под руководством П. П . Паренаго и Б. В. Кукаркина ведется ка­ талогизация переменных звезд. Их известны уже тысячи, сведе­ ния о них ежегодно пополняются, и все это надо держать на учете. Для этого в институте заведены тысячи карточек, куда внося тся все данные о перем енных звез­ дах. Здесь изучают также дви - магнитного поля. На Крымской обсерватории Н. А. Козырев наблюдал выделение вулкани­ ческих газов на Луне. Видное место в работе обсерватории занимает изучение блеска и цвета множества звезд и исследование на этой основе поглощения света и распределения звезд в пространстве. Многие работы ведутся при помощи точнейших электрофотометриче­ ских методов, разработанных В. Б . Никоновым. Особенно интенсивно изучаются здесь спектры звезд. По ним определяется количественный химический состав звезд и строение их ат­ мосфер. Крымскую обсерваторию создал покойный академик Г. А. Шай н (см. стр. 208). Со своими сотрудниками он открыл новым способом много газовых туманностей и изучил их формы и физи­ ческую природу. Телескоп обсерватории с диа­ метром зеркала 2, 6 м носит имя Г. А . Шайна. По соседству с Крымской обсерваторией недавно разместилось ново е более скромное научное учреждение - Крымская станция Го­ сударственного астрономического института им. П. К . Штернберга. Так как этот институт находится в Москве на Ленинских горах и мно­ гие астрономические наблюдения в условиях большого города проводить невозможно, астро­ номы института приезжают вести наблюде­ ния в Крым или на горную станцию вблизи Алма-Аты. На Крымской станции изучают инфракрас­ ные спектры планет и звезд, и особенно звезд- 06 жения звезд и структуру звезд­ ных скоплений и галактик, выпускают много раз­ ных каталогов. На кафедре астрофизики института особенно больших успехов добился И. С . Шкловский в об­ ласти анализа наблюдений, получаемых радиоте­ лескопами. Например, им была предсказана возможность обнаружения радиоизлучения ней ­ трального водорода, объяснена причина аномаль­ ного радио излучения некоторых небесных тел. В отделе планет института по фотографиям обратной стороны Луны, полученным совет­ ской межпланетной автоматической станцией, создан первый глобус Луны. На кафедре небес­ ной механики изучается, в частности, теория движения искусственных небесных тел; здесь есть счетная станция с электронными машинами. Более мощная современная вычислительная станция имеется в Ленинграде в Институте теоретической астрономии, где также изучают траектории искусственных спутников Зем,ли, а также ведут важнейшую работу по составле­ нию астрономических ежегодников (календа­ рей), по вычислению орбит небесных тел и раз­ рабатывают методы небесной механики. Воз­ главляет институт М. Ф. Субботин. На лесистом горном хребте, над курортом Абастумани, расположилась большая обсер­ ватория· Грузинской Академии наук. Здесь благодаря заботам ее основателя Е. К . Харадзе установлены самый крупный- диаметром 70 см­ менисковый телескоп, рефрактор диаметром: 40 см и другие приборы. Эта обсерватория астро-
ПО ОТЕЧЕСТВЕННЫМ ОБСЕРВАТОРИЯМ Башни теле скопов Института астрофизики Академии наук Казахской ССР. физичесl\ая. На ней изучают Солнце, иссле­ дуют поглощение света в пространстве, и ведут массовую 1\лассифиl\ацию звездных спеl\тров. Гостеприимные двери обсерватории часто отl\рываются для советсl\ИХ и иностран­ ных астрономов, мечтающих вести наблюдения под южным небом Грузии. Армянсl\ая Аl\адемия науl\ после войны по­ строила мощную звездно-астрономичесl\ую об­ серваторию на с1шоне горы Алагез (Арагац) вблизи Еревана. Ее основатель и диреl\тор - один из 1\рупнейших астрофизиl\ов мира, аl\аде­ мик В. А. Амбарцумян - создал в СССР первую школу теоретичесl\ой астрофизики. Амбарцумян впервые выяснил многие законы свечения газо- вых туманностей, создал теорию свечения Млеч­ ного Пути, теорию прохождения света в мут­ ных средах и др. За последни е годы особое внимание ученых привлекли его исследования происхождения и развития звезд и звездных систем. В. А. Амбарцумян обнаружил рассеянные группы звезд, имеющих сходную физическую природу. Он назвал их ассоциациями и при­ вел доводы в пользу того, что это молодые, сравнительно недавно возниl\шие звезды. Та- 1\ИМ образом Оl\азалось, что звезды непрерывно образуются и в наше время. В. А. Амбарцумян считает, что звезды nоз ­ ниl\ают из еще неизвестного нам . сверхплот- главный корпус в башни телескопов астрофизической обсерватории Академии на ук Армянской ССР.
КАК РАЗВИВАЛАСЬ НАУКА О ВСЕЛЕННОИ войны обсерватория Нвзахской Академии наук. Она основана академиком В. Г. Фесевковым. На ней установлен первый боль­ шой менисковый телескоп. При его помощи составлен прекрас­ ный атлас газовых и пылевых туманностей в полосе Млечного Пути. В. Г . Фесенков широко известен работами во многих областя х астрономии: он изу­ чал зодиакальный свет, падение Сихотэ-Алинского метеорита, отражение света Лупой, дви­ жения и цвет звезд, цепочки звезд в Млечном Пути. Первым в нашей стране он разрабатывал вопросы происхождения солнеч­ Башни телескопов Крымской · астрофизической •обсерватории. ной системы, физической при­ роды звезд, рассеяния света в зем­ ной атмосфере и многие другие. Студенты Московского rосударственноrо университета им. М . в . Ломоносова 11а практических аан11тн11х в Государственном а строномическом институте нм. П . К. Штернберrа . На небольшой обсерватории в самой Алма-Ате Г. А. Тихов положил начало астробиологии. После войны этот виднейший пулковский астрофизик, один из первых исследователей точ­ ного цвета звезд и солнечной коровы, остался в Алма-Ате, :куда эва:куировался во время войны. Здесь он впервые стал изучать спе:ктр света, отражен­ ного растениями, и, сравнивая его со светом, отраженным от Марса, пытался выяснить, есть ли растения на этой планете. Не все его предположения в этой области разделяются учеными. Но работы Г. А . Тихова вы­ звали у астрономов большой ин­ терес :к вопросу о возможности ного, дозвездного вещества путем его дробле­ ния. И в этом заключается особенность его взглядов. Идя дальше по этому пути, он защи­ щает гипотезу, что и гигантские звездные системы - галактики - также возникают пу­ тем дробления сверхплотного вещества. При этом возникают группы галактик, разлетаю­ щихся во все стороны с большой скоростью. Обсуждение этих воззрений и их проверка являются одной из актуальнейших проблем современной астрономии. В предгорьях Тянь-Шаня, спускающихся к Алма-Ате, раскинулась постро енная после 58 жизни на других планетах. Две обсерватории есть в Киеве: старая - университетс:кая и новая - У:Краинс:кой А:каде­ мии наук. Первая невелика; на ней работает видный астроном С. l\. Всехсвятский. Он дока­ зал быстрое истощение :комет с коротким перио­ дом обращения и изучил изменения блеска многих из них. С . l\. Всехсвятский полагает, что . кометы возникают путем вулканических извержений с поверхности планет-гигантов или их спутников. Взгляд этот, впрочем, имеет мало сторонников. С. l\ . Всехсвятский - уче­ ник известного астронома С. В . Орлова, преем­ ника знаменитого Ф. А. Бредихина в области
изучения комет. Трудами С. В . Орлова завер­ шилась разработка теории, объясняющей фор­ мы комет законами механики. Теперь эта тео­ рия развивается дальше уже на физической основе. Молодая обсерватория Академии наук Укра­ инской ССР оснащена довольно хорошо. Она ведет работы по опреде:1ению положений, блеска и цвета светил при помощи фотографии. Ее основал А. Я. Орлов, известный своими ис­ следованиями колебаний земной оси, при­ ливов в твердом тэле Земли и изучением силы тяжести. В последние годы благодаря заботам В. П. Цесевича широко развернула работу Одесская университетская обсерватория. В ней ведутся исключительно обширные работы по исследованию пере:ненных звезд и метеоров. Такой же профиль работы имеет и обсервато­ рия в Душанбе (Таджикская ССР). Переменными звездами в прошлом довольно много занималась и университетская обсер­ ватория им. В. П. Энгельгардта под Казанью. ПО ОТЕЧЕСТВЕННЫМ ОБСЕРВАТОРИЯМ Д. Я . Мартынов изучил на ней ряд особенно инте­ ресных звезд, периодически затмевающих друг друга. Там же систематически следят за всеми новооткрытыми кометами и изучают покачи­ вание Луны вокруг ее оси (либрацию). Ташкентская обсерватория сравнительно старая. Она известна больше всего изучением движений звезд в скоплениях, исследованиями Солнца и переменных звезд. Менее крупные, но в настоящее время быстро растущие обсерватории имеются в Тарту, Риге, Вильнюсе, Ростове, Харькове, в районе Ново­ сибирска, в Свердловске, Николаеве, под Кисловодском и в других местах. Строится новая большая обсерватория на горе Пиркули в районе Шемахи (Азербайджан­ ская ССР). В кратком обзоре невозможно дать полное представление о большой и интересной работе советских обсерваторий и ученых. Но и из изложенного видно, как велика сеть наших отечественных обсерваторий и какую разно­ образную работу они ведут. •
что мы анАЕМ О BCE.JIEHHOЙ ЗВЕЗДНОЕ НЕБО Не будет ошибкой сказать, что если бы звезд­ ное небо было видно только с какого-нибудь одного места Земли, то к этому месту непре­ рывно шли бы толпы людей , чтобы полюбо­ ваться великолепным зреJIИщем. Для нас, людей ХХ в" звездное небо представля ется особенно величественным · по­ тому, что мы знаем природу звезд; ведь каждая из них - это солнце, т. е . гигантский раска­ ленный газовый шар. 60 ** * Звезд на небе в темную ночь видно так много, что, кажется, и сосчитать их нельзя . Но астрономы задолго до изобретения телескопа сосчитали все звезды, которые видны на небе простым, или, как говорят, невооруженным, глазом. Оказалось, что на небе (включая и небо южного полушария ) в ясную безлунную ночь можно увидеть при нормальном зрении около 6000 звезд. Если внимательно поглядеть на звездное небо, то нетрудно заметить, что звезды на нем различны по своей яркости, или, как говорят
астрономы, по своему видимому блеску. Наи­ более яр.кие звезды условились называть звез­ дами 1-й звездной величины (название «звезд­ ная величина» хара.ктери;:1ует не размеры звезд, а толь.ко их видимый блеск). Звезды, .которые по своему блеску в 2, 5 раза (точнее, в 2, 512 раза) слабее звезд 1-й величины, получили наимено­ вание звезд 2-й звездной величины. К звездам 3-й звездной величины отнесли звезды, которые слабее звезд 2-й величины также в 2, 5 раза . (опять-таки если говорить точно, то в 2, 512 раза) и т. д. Самые слабые по блеску звезды, доступные невооруженному глазу, были при­ чис.т�ены к звездам 6-й звездной величины - они слабее звезд 1-й звездной величины в 100 раз. Всего на небе наблюдается 20 наиболее ярких звезд, о .которых обычно говорят, что это звезды 1-й величины. Но это не значит, что они имеют одинаковый блеск. На самом деле одни из них нес.коль.ко ярче 1-й величины, другие нес.ко;�ь.ко слабее и только одна звезда почти в точности 1-й величины. Такое же поло­ жение и со звездами 2-й , 3-й и последующих величин. Поэтому для точного обозначения блеска той или иной звезды приходится при­ бегать к дробям. Та.к, например, те звезды, которые по своему блеску находятся посреди­ не между звездами 1-й и 2-й звездной величи­ ны, считают звездами 1, 5 звездной величины. Есть звезды, имеющие звездные величины 1, 6; 2,3; 3,4; 5,6 и 1'. д. Из 20 звезд, причисляемых к звездам 1-й величины, выделяется нес.коль.ко особенно ярких звезд. Они гораздо ярче других звезд, причисленных к 1-й величине. Для точного обозначения их видимого блеска ввели нулевую и отрицательные звездные величины. Та.к, на­ пример, самая яркая звезда северного полу­ шария неба - Вега - имеет блеск О, 1 звезд­ ной величины, а самая яркая звезда всего неба - Сириус - имеет блеск минус 1, 6 звезд­ ной величины. (Это звезда южного неба, но она видна и в большей части северного полушария Земли. ) У всех звезд, .которые мы видим нево­ оруженным глазом, и у очень многих более слабых, .которые видны только в телескоп, точно измерена их звездная величина. Если на какой-либо участок звездного неба посмотреть в бинокль, то уже можно увидеть много слабосветящихся звездочек, не видимых невооруженным глазом. В обычный театраль­ ный бинокль видны звезды до 7-й звездной величины, а в призменный полевой бинокль - звезды до 8 - 9-й звездной величины. В теле- ЗВЕЗДНОЕ НЕБО скопы же видно множество еще более слабо­ светящихся звезд. Так, например, в сравни­ тельно небольшой телескоп (с поперечником объектива 80 мм) видны звезды до 12-й звезд­ ной величины. В более мощные современные телескопы можно наблюдать звезды До 18-й звездной величины. На. фотографиях, снятых при помощи .крупнейших телес.копов, можно увидеть звезды до 23"й звездной величины. По блеску они в 6 млн. раз слабее самых слабо­ светящихся звезд, .которые мы видим невоору­ женным глазом. Невооруженному глазу, как уже было ска­ зано, на небе доступно о.коло 6000 звезд, а в самые мощные современные телес.копы можно наблюдать миллиарды звезд. На звездном небе можно заметить яркие и близко расположенные друг к другу звезды. Если они напоминают собой ка.кую-либо фигуру, их лег.ко запомнить. Такие группы звезд еще в древности назвали созвездиями и .каждому из них дали свое название (см. карту звездного неба, стр. 64 - 65). Созвездия на небе были выделены по при­ знаку видимой близости звезд. Но эта близость­ явление чисто перспективное. В действитель­ ности же звезды одного и того же созвездия могут быть удалены от нас на весьма различные расстояния. Звезды не стоят на небе неподвижно. Они движутся в мировом пространстве. Но они очень далеки от нас, и их перемещения в про­ странстве (та.к называемые собственные движе­ . ння звезд) незаметны Для глаза. Поэтому люди из поколения в поколение видят те же созвез­ дия, в .которых взаимное расположение звезд ос'l'ается неизменным. Очень интересно созвездие Большой Мед­ ведицы. По расположению своих семи наиболее ярких звезд оно напоминает ковш или .кастрю­ лю. Большую Медведицу лег.ко отыскать на небе во вся.кое время ночи, только в разное время ночи и в разное время года это созвездие бывает видно то низко (в начале вечера осенью}, то высоко (летом}, то в восточной стороне небо­ свода (весной}, то в западной (в конце лета). По этому созвездию можно отыскать Полярную звезду. Для этого надо через две крайние звезды в передней стенке ковша провести прямую ли­ нию. Эта линия и укажет Полярную звезду. Под По.1 1 ярной звездой на горизонте всегда на­ ходится точка севера. Если смотреть на Полярную звезду, . то лицо обращено будет . к северу, за спиной будет юг, направо - восток, налево - запад. 6:1
ЧТО МЫ ЗНАЕМ О ВСЕЛЕННОИ Соавеадие Цефе я. Созвездие Большой Медведицы не ограни­ чивается только семью звездами. Ковш и ручка ковша - это только часть туловища и хвост воображаемой фигуры Большой Медведицы, которую прежде рисовали на звездных картах. Передняя часть туловища и голова медведицы находятся справа от ковша, когда ручка ков­ ша обращена влево. Они, как и лапы Большой Медведицы, образованы множеством слабых звезд 3-й, 4-й и 5-й звездной величины. Созвездие Большой Медведицы нужно знать не только для отыскания на горизонте точки севера, но и для начала поисков всех других созвездий. Ориентируясь на уже знакомые очер­ тания Большой Медведицы, легче разобраться в окружающих звездных «узорах». В кажд�м созвездии яркие звезды обозна­ чаются буквами греческого алфавита: а(альфа}, � (бета), r (гамма}, о (дельта}, е (эпсилон), � (дзета}, 11 (эта), & (тета), t (йоrа), х (каппа), Л (ламбда}, f.L (ми}, v (ни), � (кси), о (омикрон), 7t (пи}, р (ро}, а (сигма), 't (тау), u (ипсилон}, <fi (фи), х (хи), ф (пси}, w (омега). Если звезд в созвездии много и букв ал­ фавита недостаточно, то прибегают к числовым обозначениям, например: звезда 61 в созвездии Лебедя. Наиболее ярким звездам с древних вре­ мен присвоены собственные имена: Сириус, Вега и др. 62 Звезды ковша Большой Медведицы также имеют буквенные обозначения, они указаны на карте звездного неба. Все эти звезды, кроме о (дельты), 2-й звездной вел - ичины; о (дельта) - 3-й величины. Из них особенно интересна средняя звезда в ручке ковша. Кроме буквен­ ного обозначения, она носит и особое имя - Мицар. Рядом с ней невооруженным глазоr.1 можно заметить слабенькую звездочку 5-й величины - Алькор. Мицар и Алькор - наибо­ лее легко наблюдаемая двойная звезда. Она была известна еще средневековым арабсним астрономам, которые и присвоили звездам эти имена. В переводе с арабсного язына эти имена означают «новь» (Мицар) и «всаднию> (Альнор). Откуда же взялись тание странные назва­ ния созвездий, например Большая Медведица? Когда люди в древности наблюдали звезд­ ное небо, они обратили внимание на отдельные группы ярних звезд. Фантазия помогла в рас­ положении звезд увидеть очертания сназочных героев или животных. Поэтому почти с наждым созвездием связаны наная-нибудь древняя легенда или миф. Таи, например, у древних гренов существовала легенда, что всемогущий бог Зевс решил взять себе в жены прекрасней­ шую нимфу Каллисто, одну из служанон боги­ ни Афродиты, вопрени желанию последней. Чтобы избавить Каллисто от преследований богини, Зевс обратил Каллисто в медведицу и взял н себе на небо. О Малой Медведице древние грени рассказывали, что это янобы любимая собана Каллисто, обращенная в мед­ ведицу вместе со своей хозяй ной. Позднее, Соавеадие Пеrаса.
Соввевдие Авдро11едw. уже независимо от этой легенды, именем Кал­ листо астрономы назвали одного из спутников планеты Юпитер. О созвездиях Кассиопеи, Цефея, Андромеды, Пегаса и Персея сложилась другая легенда. Когда-то, в незапамятные времена, у мифиче­ ского царя эфиопов Цефея была красавица жена - царица Кассиопея. Однажды Кассио­ пея имела неосторожность похвастать своей красотой в присутствии нереид - мифических жительниц моря. Обидевшись, завистливые нереиды пожаловались богу моря Посейдону, и он напустил на берега Эфиопии страшное чудовище - кита. Чтобы откупиться от кита, опустошавшего страну, Цефей, по совету ора­ кула, вынужден был отдать на съедение чудо­ вищу свою любимую дочь Андромеду. Он при­ ковал ее к прибрежной скале, и каждую минуту Андромеда ожидала, что из морской пучины вынырнет кит и проглотит ее. В это время мифический герой древней Греции Персей совершал один из своих подви­ гов: он проник на уединенный остров на краю света, где обитали три страшные женщины - горгоны с клубками змей на голове вместо волос. Взгляд горгоны превращал в камень все живое. Воспользовавшись сном горгон, Персей отсек голову одной из них по имени Медуза, и из разрубленного тела ее выпорхнул крылатый конь Пегас. Две другие горгоны, проснувшись, хотели броситься на Персея, но он вс�очил на крылатого Пегаса и, держа ЗВЕЗДНОЕ НЕБО в руках драгоценную добычу - голову Медузu. полетел домой. Пролетая над Эфиопией, Персей заметил прикованную к скале Андромеду. К ней уже направлялся кит, вынырнувший из морских пучин. Персей вступил в смертельный бой с чудовищем. Ему удалось одолеть кита лишь после того, как он направил на него леде­ нящий взгляд мертвой головы Медузы. Кит окаменел и превратился в небольшой остров, а Персей, расковав Андромеду, привел ее к Цефею и женился на ней. Главных героев этого мифа фантазия древних греков поместила на небо. Тан появились сохраня ющиеся и те­ перь названия созвездий Цефея, Кассиопеи� Андромеды, Пегаса, Персея. Вращение авеадпого пе«Jа Днеи по небосводу движется Солнце. Оно восходит, поднимается все выше и выше, по­ том начинает опускаться и заходит. Нетрудно убедиться, что и звезды тоже перемещаются по небосводу. Выберите для наблюдения такое место, откуда небо хорошо видно, и заметьте с него, Соввевдве Персея. 83
ЧТО МЫ· ЗНАЕМ О ВСЕЛЕННОЙ Соввезnпв Кассяопев; над какими предметами, видимыми на горизон­ те (домами или деревьями), Солнце видно утром, в полдень и вечером. Придите на это место после �ахода Солнца, заметьте наиболее яркие звезды в тех же сторонах неба и отметьте время наблю­ дения по часам. Если вы придете на то же место через час или два, то убедитесь, что все замеченные вами звезды переместились слева направо. Так, звезда, которая находилась в стороне утреннего Солнца, поднялась на небо­ своде, а звезда, :которая была в стороне вечер­ него Солнца, опустилась. Все ли звезды движутся по небосводу? Оказывается, все, и притом одновременно. Можно с:казать, что все небо с находящимися на нем звездами :ка:к бы вращается :каждые сутки во:круг нас. Ту сторону неба, где Солнце вищю в пол­ день, называют южной, противоположную - северной. Понаблюдайте в северной стороне неба еначала над звездами, близ:кими к горизон­ ту, а потом над более высокими. Вы увидите, что чем выше от горизонта звезды, тем менее заметно их передвижение. На небе можно 64 найти и такую звезду, передвиженИ:е :которой в течение всей ночи почти незаметно, и чем бли­ же :к этой звезде другие звезды, тем менее за­ метно их движение. Эту звезду назвали По­ лярной, мы уже знаем, :ка:к найти ее по звездам Большой Медведицы. Когда мы смотрим на Полярную звезду, точнее, на неподвижную точку рядом с ней - насеверный полюс мира,направле­ ние нашего взгляда совпадает с направлением оси звездного неба. Сама оеь вращония звезд­ ногонебаназываетеяосью мира. Вращение неба во:круг Земли - явление кажущееся. Причина его за:ключается во вра­ щении Земли. Подобно тому :ка:к челове:ку, :кружащемуся по :комнате, представляется, будто вся :комната :кружится во:круг него, та:к и нам, находящимся на вращающейся Земле, кажется, что вращается небо. В древности, наблюдая еуточное вращение неба, люди сде­ лали глубоко ошибочный вывод, что звезды, Солнце и планеты ежесуточно обращаются во:круг Земли. На самом же деле, :ка:к это уста­ новил в XVI в. Коперник, видимое вращение звездного неба - только отражение суточного вращения Земли во:круг своей оси. Одна:ко звезды все же движутся. Не так давно астрономы установили, что все звезд ы нашей Галактики дви­ жутся с разной скоростью вокруг ее центра (о Га­ лактике рассказа но в статье «Звезды и глубины Вселенной »). Воображаемая ось, вокруг :которой вращает­ ся земной шар, пересе:кает поверхность Земли вдвух точках. Эти точки - Северный и Юшный географические полюсы. Если продолжить на­ правление земной оси, она пройдет вблизи Полярной звезды. Вот почему Полярная звезда :кажется нам почти неподвижной. На южном звездном небе, которое в нашем северном полушарии из-за шарообразной фор­ мы Земли видно лишь частично, находится вторая неподвижная точка неба - южный полюс мира.Во:кругэтойточ:кивращают­ ся звезды южного полушария. Познакомимся более подробно с кажущим­ ся суточным движением 3везд. Повернитесь лицом :к южной стороне горизонта и наблюдай­ те за движением звезд. Для того чтобы наблю­ дения было удобнее проводить, представьте себе полуо:кружность, :которая проходит через зенит(точкапрямонадголовой)иполюс м и р а. Эта полуокружность (небесный мери­ диан) пересечется с горизонтом в точке севера (под Полярной звездой) и в противоположной ей точке юга. Она делит небосво,1;1; на восточную
и западную половины. Наблюдая за движением звезд в южной части неба, мы заметим, что звезды, расположенные слева от небесного меридиана (т. е. в восточной части неба), под­ нимаются над горизонтом. Пройдя через небес­ ный меридиан и попав в западную часть 1;1еба, они начинают опускаться к горизонту. зн · ачит, когда звезды проходят через небесный мери­ диан, они достигают своей наибольшей высоты nо••­ зЕм•• i Схема видимого движения авеад отиосите11ьио rо­ риаоита д11я иа­ б11юдате11я в сред- них широтах. ·i . схема видимоrо движения авеад отиосите11ьио rо­ риаоита д11я 11а­ б11юдате11я на 11011юсе Зем11и. 2. Схема видимоrо движения авеад отиосите11ьио rо­ риаонта д11я на­ б11юцвте11я на ак- 1111торе Зем11и. над горизонтом. Астрономы называют прохож­ дениезвездычерез наивысшее положение надгоризонтомверхней кулЪмина­ ц и е й данной звезды. Если вы повернетесь лицом к северу и. ста­ не re наблюдать за движениями звезд в северной части неба, то заметите, что звезды, проходя­ щие через небесный меридиан ниже Полярной звезды, в этот момент занимают наиболее низкое положение над горизонтом. Двигаясь •5д.э.т.'2 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО слева направо, они, пройдя небесный меридиан, начинают подниматься. Когда звезда прохо­ дит через наинизшее из возможных положений над горизонтом, астрономы говорят, что звезда находится в нижней к уль мина ц и и. Среди созвездий, видим�1х в нашей стране, есть такие; которые, ДвигаЯ:сь вокруг полюса мира, никогда ·не заходят за горизонт. Это нетрудно проверить наблюдениями: в зимние месяцы созвездие Большой Медведиць� в момент наинизшего положения в течение суток видно над г . оризонтом. По не тольl)о Большая Медведица оказы- - ul 1Jается незаходящим созвездием для жителеи СССР. ЗвездЬl Малой Медведицы, Кассиопеи,· Дракона, Цефея, близко расположенные к северному полюсу мира, также никогда не заходят, например, за московс•шй горизонт. Это незаходящие звезды. Наряду с· ·llезаходящимк звездами есть и такие, ко-rорые ·ни:когда не восхuдят над нашей страной. Н · ним относятся многи�. звезды юж- ного полушария неба. · Небо, пор;обно· земному шару, мысленно де­ лится на два полушария воображаемой окруж­ ностью, все точки которой отстоят от полюсов мира ·на одинаковом расстоянии. Эта окруж­ ность называется небесным эквато­ ром. · Она пересекает линию горизонта в точ­ ках востока и· запада. Все звезды ц течецие суток описывают пути, параллельные небесному экватору. То полуша­ рие неба, в котором находится Полярная звез­ да, называется северным, а другое ·полуша­ рие - южным. Вид авеадвою не'а в разных иестах Зеио1 1 в В разных местах земного шара небо выгля­ дит различно. Оказывается, вид звездн.ого неба за:висит от того, 1щ какой параллели находится наблюдатель, иначе гово . ря,. какова· географи­ ческая широта места наблюдения. УглQвое возвышенuе полiоса мира (или, приближенно, Полярной звездЬl:) над горизонтом в с е г Д а р а в но геоrрафической широте места.' Если из МоСRвы вы отправи'тесь в путеше­ ствие на Северный полюс, то по мере продвиже­ ния заметите, что Полярная ·звезда (или полюс' мира) становится все выше· и выше над гори-· зонтом. Поэтому все большее и большее ноли­ чество звезд оказывается незаходящими.
ЧТО МЫ ЗНАЕМ О ВСЕЛЕННОЙ Соавеадия, видимы е в средних широтах в южной поповине неба петом. IO.r ЗАПАД Соавеадия, видимые в средних широтах в южной поповине неба осенью. Соsвеадия, видимые в средних широтах в южно й поповине неба зимой. 80 Вот, наконец, вы· прибы­ ли на Северный полюс. Здесь расположение звезд совсем не такое, как на московском небе. Географическая широта Се­ верного полюса земного шара равна 90°. Значит, полюс мира (и Полярная звезда) будет на­ ходиться прямо над головой - в зените. Нетрудно сообразить, что небесный экватор будет здесь.• на Северном полюсе, сов­ падать с линией горизонта. Бла­ годаря этому на Северном полю­ се вы увидите необычную кар­ тину движения звезд: переме­ щаясь всегда по путям, парал­ лельным небесному экватору, звезды движутся параллельно горизонту. Здесь все Звезды се­ верного полушария неба будут незаходящими,аюжно­ го-невосходящими. Если теперь вы мысленно перенесетесь с Северного по­ люса на земной экватор, _то увидите совершенно иную кар­ тину. По мере вашего продви­ жения на юг широта места и, следовательно, высота полюса мира (и Полярной звезды) нач­ нут уменьшаться, т. е. Поляр­ ная звезда будет приближать­ ся к горизонту. Когда вы окажетесь на зем­ ном экваторе, географическая широта любой точки которого равна нулю, увидите такую кар­ тину: северный полюс мира очутится в точке севера, а не­ бесный экватор станет перпен­ дикулярным к горизонту. В точ­ ке юга будет находиться южный полюс мира, расположенный в созвездии Октанта. Все звезды на земном эква­ торе в течение суток описыва­ ют пути, перпендикулярные го­ ризонту. Если бы не было Солн­ ца, из-за которого нельзя видеть звезды днем, то в течение су­ ток на земном экваторе можно было бы наблюдать все звезды обоих полушарий неба.
Иаиенеиие вида авеадиоrо неба в течение года В разные времена года по вечерам можно наблюдать раз­ ные созвездия. Отчего это про­ исходит? ЛУНА Чтобы уяснить это, прове­ дите некоторые наблюдения. Вскоре после захода Солнца за­ метьте в западной части неба низко над горизонтом какую­ нибудь звезду и запомните ее положение по отношению к го­ ризонту. Если приблизительно через неделю в тот же час суток вы попробуете отыскать эту Соавеадия, видимые в . средних широта х в южной половине неба весной . звезду, то заметите, что она теперь стала ближе к горизонту и почти скрывается в лучах вечерней зари. Это произошло потому, что Солнце при­ близилось к данной звезде. А через несколько недель звезда совершенно скроется в солнечных лучах и ее нельзя будет наблюдать по вечерам. Когда пройдет еще 2-3 недели, то та же самая звезда станет видна по утрам, незадолго до восхода Солнца, в восточной части неба. Те­ перь уже Солнце, продолжая свое движение с запада на восток, окажется восточнее этой звезды. Такие наблюдения показывают, что Солнце не только движется вместе со всеми звездами, в течение суток восходя на востоке и заходя на западе, но еще и медленно перемещается среди звезд в обратном направлении (т. е . с запада на восток), переходя из созвездия в созвездие. Разумеется, то созвездие, в котором в дан­ ный момент находится Солнце, вы наблюдать не сможете, так как оно восходит вместе с Солн­ цем и движется по небу днем, т. е. тогда, когда звезды не видны. Солнце своими лучами га­ сит звезды не только того созвездия, где оно находится, но и все другие. Поэтому наблю­ дать их нельзя. Путь, по которому Солнце перемещается среди звезд в течение года, называется экл 11 п­ т и к о й. Он проходит по двенадцати так называемымзодиакальным созвез­ д и я м, в каждом из которых Солнце ежегодно бывает приблизительно по одному месяцу. Называются зодиакальные созвездия так: Рыбы (март), Овен (апрель), Телец (май), Близнецы (июнь), Рак (июль), Лев (август), Дева (сен­ тябрь), Весы (октябрь), Скорпион (ноябрь), 5• Стрелец (декабрь), Козерог (январь), Водолей (февраль). В скобках указаны месяцы, когда в этих созвездиях находится Солнце. Годичное движение Солнца среди звезд кажущееся. На самом деле движется сам наблю­ датель вместе с Землей вокруг Солнца. Если в течение года по вечерам мы будем наблюдать звезды, то обнаружим постепенное изменение звездного неба в познакомимся со всеми соз­ вездиями, которые видны в различное время года. • Ha'm естественныll спутник Луна - природный спутник Земли. Люди видели ее на небе с незапамятных времен, и еще древние ученые совершенно правильно полага­ ли, что она обращается вокруг Земли и делает полный оборот вокруг нее приблизительно за один месяц. Но ученые древности не объясняли, почему Луна, непрерывно вращаясь вокруг Земли, не падает на нее и не улетает прочь в мировое пространство. Только много веков спустя ответ на этот вопрос дал английский ученый Ньютон. Он установил, ч•о движением всех небесных тел управляет сила притяжения (см. стр. 38). Например, Земля движется по своей орбит� под влиянием притяжения Солнца, а Луна - под действием притяжения Земли. 61
ЧТО МЫ ЗНАЕМ О ВСЕЛЕННОИ Теперь движение Луны изучено достаточно хорошо, и можно очень точно вычислять на много лет вперед положение ее на небе в любой час любого дня. Точно определены также рас­ стояние Луны от Земли, размеры Луны, ее масса. Луна интересна для нас прежде всего тем, что она самое близкое к нам небесное тело (искусственные спутники, как тела недолго­ вечные, здесь, коне'J.Но,в счет не идут). Расстоя­ ние до нее в среднем составляет 384 400 км. По сравнению с теми расстояниями, к которым мы привыкли на Земле, это, конечно, много, нопоср . авнщшю с удаленностью других косми­ ческих тел -'- - Солнца и планет (не говоря уже о звездах) - почти рядом. Скорый поезд проехал бы расстояние от Земли до Луны при­ мерно за пять месяцев, до Солнца - за 165 л.ет, а наши космические ракеты-«Луна-11>,«Луна-2», t{<Луна731>- долетели до Луны за двое суток. Часто. спрашивают: почему многие искус­ ,f;твенные спутники после нескольких месяцев движения вокруг Земли обязательно падают · и сгорают, а Луна кружится вокруг Земли уже .не один миллиард лет и будет продолжать свое · движение еще <>чень долго? .Ответ прост: все дело в расстоянии от Земли. Зем;ной шар окружен атмосферой, и чем даль­ ше от земной поверхности, тем меньше плотность :в"Qздуха. На тех высотах, где движутся искус­ ственные спутники, плотность воздуха очень мала, но все же сколько-то воздуха там есть. Воздух тормозит движение спутника ' , от этого энергия, сообщеннаЯ спу;rнику зарядом ра­ кеты, теряется, и в конце концов он падает на Землю. Другое дело Луна. Ее орбита расположена на таком расстояни'и от Земл:и, ·где никакого воздуха уже нет. Поэтому движение Луны ничто не тормозит и ее обращение· вокруг Зем­ ' ли благодаря инерции будет продолжаться очень и очень долго. Луна видна на небе в виде кружка, диска. · Если не считать изредка появляющихся боль­ ших комет, то только два светила - Солнце ·и Луна-для невооруженного глаза имеют вид ·дисков. Все остальные представляются нашему взору как светлые точки. Если измерить видимый поперечник лун­ ного д:Иска (он приблизительно составляет поло­ вину градуса) и знать расстояние до Луны, то моЖно вычислить истинный поперечник' Луны. О!\азывается, он почти в 4 раза меньше попереч­ ника :Земли И равен 3473 км. Это значит, что площадь поверхности Луны составляет всего 'о& 7,5 % от площади земной поверхности (она несколько меньше площади Азии и почти равна общей площади Северной и Южной Америки), а объем лунного шара в 50 раз меньше объема земного шара. Из нашей Земли можно было бы «изготовиты> 50 шаров, каждый размером с Луну. Масса Луны в 82 раза меньше массы Земли-значит, плотность Луны значительно меньше плотности Земли. Если бы из вещества Земли были сделаны 82 одинаковых шара, то каждый из них имел бы вес одной Луны, но был бы меньше ее по объему Масса определяет ту силу, с которой данное небесное тел . о притягивает все предметы. Рас­ чет показывает, что сила тяжести на поверх ­ ности Луны в 6 раз слабее, чем на поверхности Земли. Это значит, что любой предмет, пере­ несенный с Земли на Луну, будет там в 6 раз легче, чем на Земле. Однаnо так будет на пру­ жинных весах; если же взвешивать на Луне грузы на обычных весах с гирями, то они пока­ жут тот же вес, что_ и на Земле, потому что и грузы, и гири станут легче в одинаковое число раз. Хотя Луна и невелика, но ее приtяжение заметно и на Земле. Это особенно сказывается в явлении приливов на земных океа1:1ах и морях (см. стр. 41). Провсхоmдеиве еJ J уииого света В отличие от Солнца, Луна бывает круглой (или полной) примерно один раз в месяц. В остальное время мы ее видим «с ущербом>), причем с каждым днем ее видимая часть ме­ няется, либо возрастая, либо убывая. Эти всем знакомые перемены видимого облика ЛунЫ называют сменой лунных фаз. Отчего они происходят? Когда-то на этот вопрос люди отвечали сказ­ ками, легендами. Например, говорили, что Луна - это живое существо, которое каждый месяц нарождается и постепенно растет. А ког­ да она возрастет до полного круга, то ее начи­ нает преследовать злой дух и каждый день отре­ зает от нее по ломтику. Или что «от старой» Луны каждый день отламывают по кусочку, который по'Гом крошат на звезды. Но уже древ­ ние ученые знали, в чем действительная причина перемен вида Луны. Дело в том, что Луна своего собственного света не излучает; Она сияет на небе, так сказать, за чужой счет, отражая к нам лучи Солнца.
Луна появляется не только ночью, но Зача­ стую и днем. Тогда она представляется бело­ ватым пятнышком на голубом фоне неба, и сразу становится понятно, что она не светлее обычных предметов, например земных камней или скал. Ночью Луна кажется очень яркой только потому, что вокруг темно, а ее поверх­ ность залита сильным солнечным светом. Но Солнце освещает только одну половину лунного шара - ту, которая к нему обращена. На этом полушарии Луны день. На другую поло­ вину лунного шара солнечные лучи не попадают, там ночь, темно, и потому эту неосвещенную часть диска нам не видно. Таким образом, изменение формы Луны - явление кажущееся. На самом деле Луна, конечно, всегда шар, всегда круглая. Меняет­ ся только расположение света и темноты на обращенном к нам полушарии Луны. Это видно, когда Луна имеет вид узкого серпа. В таких условиях удается рассмотреть и осталь­ ную, темную часть диска. Она слабо светится на фоне неба за счет так называемого пепель­ ного света. Откуда этот свет там берется? От Земли. Ведь наша планета, получая солнеч­ ный свет и отражая его от себя, при известных. условиях довольно сильно освещает ночную сторону лунного шара. Из всего сказанного следует, что у серпа ((МО.Jiодой» Луны одна его сторона - выпук­ лая - действительный край л'унного полуша­ рия, а другая сторона - вогнутая - вовсе не граница полушария, а только граница его осве­ щенной и неосвещенной частей. Этой границе, или линии, разделяющей освещенную и неосве­ щенную часть Луны, дали название те рми­ н ат о р. Для тех мест на Луне, по которым На .Jlyne не всё иевьше аеипого Луна гораздо меньше Земли- ее диаметр 3473 "." , а площадь обоих полушарий несколько меньше площади Азии и примерно равна площади всей Америки. Самые большие лунные «Моря» меньше земных морей средней величины. Но ато не значит, что на Луне нет ничего грандиозного в нашем, земном масштабе. Например, некоторые «цирки» на Луне имею т диаметр 150-200 пм. Этого нет 11а Земле. Самые высокие горы на Луне достигают 8 пм. Они почти такие же высокие, как высочайшие горы на Земле. А зто значит, что лун­ ные горы по сравнению с размерами самой Луны гораздо выше земных гор, еми их сравнивать с размерами Земли. Чтобы при таком сравнении высочайшие земные горы соответствовали самым высоким лунным, они должны подниматься на 32-33 ".. . . ЛУНА проходит терминатор, Солнце либо во . сходит, либо заходит, и, значит,день там или начинает­ ся, или заканчивается. Терминатор постепенно перемещается по диску Луны. В этом и состоит явление смены лунных фаз. Луна светит отраженным солнечным светом, и если бы Солнце вдруг перестало светить, то погасла бы и Луна. Однако Солнце светит всегда, а Луна иногда гаснет, что бывает во время лунных затмений (см. с .тр. 87). .Jlуиные фазы и е1 1 увные иесяцы Остановимся на фазах Луны более подроб­ но. Для этого посмотрим на рисунок, на кото­ ром изображены Земля, лунная орбита и раз­ личные положения Луны на орбите; предпола­ гается, что Солнце светит сверху. В положении 1 Луна располагается прибли­ зитещ.но между Землей и Солнцем. Она повер­ нута к нам своим темным полушарием, и на небе ее совсем не видно. Эту фазу называют новолунием - кажется, что взамен прежней Луны нарождается новая. Двигаясь по орбите в направлении, показан­ ном стрелкой, Луна отходит or Солнца влево. и нам становится видна небольшая часть днев­ ной, т. е. светлой, стороны ее шара. Она выгля­ дит очень узким серпом, который мы называем «молодая луна». Он бывает виден с вечера, сра ­ зу после заката Солнца. С каждым днем Луна отодвигается от Солн­ ца все дальше влево . и ширина серпа постепен­ но увеличивается. В ·положении 11 направления Земля-Луна и Земля-Солнце образуют пря­ мой угол. Такое положение называют «первая четверть». В это время освещена ровно половина видимого с Земли полушария, а терминатор делит диск пополам. Между 11 и 111 положениями освещено уже больше половины диска Луны, и она выглядит как бы одутловатой. Ппложение 111 называется полнолунием. Луна в этом полож�И'ии распоJiа­ гается в стороне неба, противоположной Солн­ ·цу, диск ее освещен весь и потому дает наи­ более сильный свет. Полная Луна восходит во время заката Солнца и заходит с его восхо­ дом, так что она светит всю ночь. После полнолуния Луна проходит часть своего пути между точ:ками 111 и IV. С вечера ее не видно, она. восходит ближе к полуночи и опять освещена не полностью, причем с каж­ дым днем ее светлая часть убывает. В положе- 69
ЧТО МЫ ЗНАЕМ О ВСЕЛЕННОЙ нии IV, которое называется «последняя чет­ вертм, светлой остается только половина диска. Приближаясь к Солнцу на участке IV-1, Луна снова обращается в серп. Только теперь он повернут горбиком не вправо (как это было при «молодой» Луне), а влево, и появляется такой серп не с вечера, а под утро, на рассвете. Через 291/2 суток Луна снова приходит в положение 1 и наступает очередное новолу­ ние. Таким образом, новолуния (а также и пол­ нолуния) повторяются через определенное время, которое, если его написать более точно, составляет в среднем 29 суток 12 часов 44 ми­ нуты 2,8 секунды и называется лунным или синодическим месяцем. Луна к нам так близка, что даже невоору­ женным глазом на вей моЖно различить неко­ торые подробности. Rаждый видел на ее свет­ .1ом лике узор из сероватых пятен. Гл�дя на эти пятна, люди задумывались, что же это такое. По этому поводу придумано немало сказок, Фа:�ы Луны. Вид Луны иэ11еияется потому, что во время дви­ жения Луиы вокруr Земли меняются условия освещения Луны. 70 мифов, но уже давно были высказаны и различ­ ные научные предположения. Одно из них сводилось к тому, что на Луне, как и на Земле, есть моря и океаны. Они будто бы и составляют темный рисунок на лунном диске. Такое предположение казалось правдопо­ добным, и составители первых лунных карт наз­ вали темные местности на Луне «морями». Для каждого из этих пятен придумали собственные имена. Так на лунных картах появились: Море Ясности, Море Дождей, Море Изобилия. Ответвле­ ния морей называли «заливами», обособленные небольшие темные пятна - «озерами», а самое обширное пятно, расположенное в левой поло­ вине лунного диска, получило наименование Океана Бурь. Светлому фону, на котором рас­ полагаются все эти «моря», дали общее наиме­ нование «материки». Все это как будто означало, что Луна по своей природе очень похожа на Землю, поверх­ ность которой тоже состоит из океанов и суши. Но только у нас суши меньше, чем воды, а на Луне, наоборот, площадь светлых «материков» оказывалась больше площади темных «морей» • Но правда ли, что эти лунные «моря» настоя­ щие водоемы? Ответ на этот вопрос впервые дал Галилей. Наблюдая Луну в построенный им телескоп, Галилей убедился, что поверхность «морей» и <<Океанов» на Луне совсем не такая ровная, какой должна быть водная гладь океана. На «морях» легко можно заметить различные неров­ ности, отдельные холмы или пологие возвышен­ ности вроде невысоких валов и гряд. Из этого Галилей сделал вывод, что темные местности на Луне - совсем не вода, а тоже суша. Это как бы равнины или низменности, расположенные среди гористых светлых областей - «матери­ ков». Но есть ли на Луне настоящие моря или хо­ тя бы озера, речки? Нет, на Луне воды не имеет­ ся. Вся лунная поверхность - сплошная суша • .Jlуииые горы Светлые области на Луне, условно называе­ мые «материками», гористы. Лунные горы хоро­ шо видны даже в маленький телескоп, напри­ мер в телескоп школьного типа. Только смот­ реть их надо не во время полнолуния, а когда Луна освещена примерно наполовину, потому что горы и прочие неровности отчетливо вы­ ступают только у границы дневной и ночной
сторон лунного шара, у терминатора. Солнеч­ ные лучи там скользят· вдоль поверхности, и потому всякая неровность дает длинную чер­ ную тень. Эти тени и позволяют хорошо рас­ смотреть весь рельеф поверхности, они сразу показывают, где высокая гора, а где глубокая долина. По мере того как Луна движется по своей орбите, линия терминатора перемещается по лунной поверхности и потому все новые местности попадают в зону косого освещения. Завтра терминатор будет проходить не там, где он был сегодня, и потому на нем окажутся уже другие горы и иные равнины. Наблюдая Луну каждую ночь, можно шаг за шагом за две недели изучить все ее горные местности. Наблюдения такого рода очень увлекатель­ ны. Вот терминатор пересекает равнину лунного «морю>, крупных неровностей на нем нет. По­ смотришь снова через час или два и вдруг видишь, что на темной части диска зажглась яркая светлая точка, как бы звездочка. Что это? А это вершина высокой горы, которую осве­ тило Солнце, хотя окружающая местность пока тонет во мраке. Еще немного - и по­ явятся новые светлые точки, которые вместе с первой образуют целую цепочку. Это ряд вершин, венчающих горный хребет. Через некоторое время точки сливаются в светлую линию - гребень хребта, пока еще отделенную от терминатора темной долиной. Завтра терми­ натор дойдеr до хребта и перейдет за него. Склон хребта сольется с залитой солнечными лучами долиной, и в сторону передвинувшегося терминатора ляжет зубчатая тень. Ученые давно изучают форму и строение лунных гор и по длине тени определяют их высоту. Оказалось, что на Луне есть горы того же типа, который мы видим и на Земле, как, например, отдельные остроконечные вершины или вытянутые горные хребты и цепи. Самые высокие горы на Луне возвышаются на восемь километров - почти как и высочайшие вер­ шины на Земле. Но, кроме известных нам горных образований, на Луне есть и такие, каких у нас нет. Это - круглые горы, вернее, горы, имеющие форму кольца. Такие горы назы­ вают цирками и кратерами. Цирк - это горный хребет, который обра­ зует правильное кольцо, составляющее вал. Этоr вал окружает совершенно ровную и глад­ кую круглую площадку, которую называют дном цирка. Кратер отличается от цирка тем, что в его центре возвышается огромная коническая гора. ЛУНА Фотография Луны в первой четверти . Темные пятна - «МО· ря» , светлые - матер ики. На. фотографии хорошо видны горы и кратеры. Цирков и кратеров на Луне очень много, све"Iлая поверхность материков местами сплошь усеяна ими, так что кольцевые валы громоз­ дятся друг на друга. Астрономы условились называть лунные кратеры и цирки именами великих ученых. Так, один из самых крупных и красивых кратеров называется Коперник, другой - Кеплер, тре­ тий-Ньютон и т. д. Как образовались на Луне кольцевые горы, еще неизвестно. Некоторые ученые считают, что кратеры - это особого рода вулканы, кото­ рые с огромной силой действовали и на Луне, и на Земле вскоре после их возникновения. На Земле они потом были разрушены дейст­ вием воды и воздуха, а на Луне сохранились до наших дней. Другие ученые предполагают, что цирки и кратеры возникли в результате падения на Луну огромных метеоритов. Такой небесный камень падал на лунную поверхность 71.
ЧТО МЫ ЗНАЕМ О ВСЕЛЕННОЙ Схема видимого с Земли полушария Луны. Наиболее заметные кратеры: 1-Тихо, 2- Гримальди, 3- .Кеп­ лер, 4- Аристарх, б- .Коперник, 6--: Архимед, 7-Платои, 8- Манилий, 9 - Посидоиий, 10 - Лангрен, 11 - Петавий, 12 - Фурнерий. Невидимая с Земли сторона Луны. Сфотографирована сов ет­ окой автоматической межпланетной станцией 41 октября t9Б9 г. с огромной сRоростью, составляющей десятRи Rилометров в сеRунду. При падении получался удар очень большой силы, сопровождавшийся мощным взрывом. Крупные метеориты иногда падают и на Зем­ лю. В этом случае на месте их падения полу­ чаются огромные воронRи,по форме напоминаю­ щие лунные Rратеры. Но на Земле они посте­ пенно разрушаются действием воды и воздуха, в то время каR на Луне всяRий след от метео­ ритного удара сохраняется. За несRолько мил­ лиардов лет, на протяжении Rоторых сущест­ вует Луна, их могло наRопиться много. Будущ}lе исследователи поRажут, RaRaя из этих двух гипотез правильно объясняет про­ исхождение лунных гор. Ви,z1;ииав и веви,z1;ииав стороны .Jlувы -Узор, Rоторый серые пятна «морей» образу­ ют на лунном дисRе, легRо запоминается, тем более что он придает полной Луне неRоторое сходство с улыбающейся . физиономией. Но вот что удивительно: Rогда бы мы ни посмотрели на Луну - ночью или днем, зимой или летом, в полнолуние или при другой фазе, - мы всегда увидим на ней все те же столь хорошо извест­ ные нам очертания темных пятен. Было бы есте­ ственно, чтобы Луна, вращаясь вокруг своей оси, была обращена R нам то одной, то другой стороной. Но этого нет. Почему? Из-за особен­ ностей движения Луны. Луна движется по своей орбите воRруг Земли и вместе с тем вращается вокруг своей оси. Но воRруг оси она вращается таR, что всегда остается повернутой R нам одной и той же стороной. Поэтому одна половина лунного шара с Земли всегда видна, а другая никогда не видна. Легче всего представить движение Луны воRруг своей оси, если вспомнить хоровод. В нем учас:гниRи, взявшись за руки, кружатся вокруг того, кто стоит в центре Rруга, и при этом все время обращены R нему лицом. А по отношению R оRружающим предметам, напри­ мер к окну или двери, Rаждый поворачивается то спиной, то лицом. Выражаясь более строго, можно сRазать: эта замечательная особенность движения Луны состоит в том, что время, за которое Луна обхо- 1 Фотография полной Луны. Н . а об о р о те: Горный хребет на· Луне. - �
Jlуивые кратеры. дит вонруг земного шара, в точности равно тому времени, за ноторое Jlyнa делает полный обо­ рот вонруг своей оси. Конечно, таное точное равенство не может быть случайным. Предпола гают, что когда-то очень давно, быть может, миллиарды лет назад Луна вращалась вокруг своей оси быстрее. Но действие земного притяжения тормозило это вращение до тех пор, пока его период не стал равным периоду оборота Луны вокруг Земли. Для изучения природы Луны такое поло­ жение вещей порождает большие затруднения. Ученые точно измеряют широту и долготу разных деталей на Луне, находят высоту лунных гор и глубину впадин, определяют яркость и цвет отдельных пятен, издают подроб­ ные карты и атласы лунной поверхности. Но все это относится только к одной, видимой с Земли стороне лунного шара. Другое, невидимое с Земли полушарие Луны до последнего времени оставалось сплошной загадкой. · · Для того чтобы изучить это невидимое, или обратное, полушарие, надо посмотреть на Луну, таи сказать, сзади. А для этого нужно совершить космический рейс вокруг Луны. Долгое время такой облет Луны был толь­ �о фантастической мечтой. Но эта мечта стала явью в октябре 1959 г.,когда в СССР была запу- . ' ЛУНА щепа в сторону Луны третья космическая раке­ та. От этой ракеты отделилась автоматическая межпланетная станция, снабженная специаль­ ной аппаратурой. Двигаясь по сложной орбите, эта станция обогнула Луну. В тот момент, когда станция находилась над обратной сторонО'Й Луны, с помощью· специальных устройств расположенные на стан­ ции фотоаппараты бы ли наведены на Луну и начали съемку. Заснятая пленка тут же, на станции, была автоматически проявлена, от-· фиксирована и высушена. А когда станция стала двигаться обратно к Земле, были вклю­ чены расположенные на ней приборы, которые передали земным станциям подученные в кос­ мосе снимки теми же способами, что и на теле­ видении. Но земные телевизионные станции передают изображения на сотни километров. А тут снимки были переданы с расстояний в сотни тысяч километров. Обычная станция телецентра - это огромное сооружение, а вся аппаратура автоматической межпланетной стан­ ции была очень маленькой и легкой. Можно себе представить, сколько изобретательности, труда и знаний понадобилось, чтобы создать такие приборы. Что же дали эти первые снимки обратной стороны Луны? 73
ЧТО МЫ ЗНАЕМ О ВСЕЛЕННОЙ Они показали, что на невидимом полушарии Луны тоже есть усеянные кратерами «матери­ ки» и темные равнины «морей». Только «морей» там не так много, как на видимой стороне, по размерам они гораздо меньше. На основе этих снимков советские ученые создали атлас обратной стороны Луны и лун­ ный глобус. «Морям» и кратерам, открытым па обрат­ ной стороне Луны, дали названия. Так, не­ большое «море» в середине обратного полуша­ рия назвали Морем Москвы. Новые кратеры назвали именами Ломоносова, Циолковского, Жолио Кюри и других великих ученых. Мир е11уны Луна сейчас интересует пе только астроно­ мов. Есть все основания полагать, что, стремясь к завоеванию космоса, ЛЮ/lИ прежде всего побы­ вают на Луне. Возможно, что с Луны будут совершаться полеты на планеты. На Лупе сила тяжести меньше, и с нее легче взять старт в дальний космический рейс. Но прежде чем приступить к осуществлению этого и многих других грандиозных проектов, надо узнать, что делается на Луне, что найдет там человек и чего там нет. О том, что на Луне есть горы, долины, скалы, камни и нет воды, мы уже знаем. Там везде рас­ стилается безводная пустыня, никогда не бы­ вает ни дождей, ни росы, ни тумана. Мы знаем, что нет на Луне и атмосферы. Уже давно отмечено, что на Луне в телескоп никогда не видно облаков. Тени гор там совер­ шенно черные, а этого не могло бы быть, если бы там был воздух, который при солнечном освещении как бы светится, создавая всем знакомую голубую воздушную дымку. Из всего этого уже давно сделан вывод, что сколько-нибудь высокой и плотной атмосферы на Луне нет. Но, может быть, немного газа там все же имеется? Этот вопрос был оконча­ тельно решен лишь в последнее время благо­ даря применению новых способов исследова­ ния. Они показали, что плотность газа у лун­ ной поверхности по крайней мере в миллион миллионов раз (это будет число с 12 пулями) меньше, чем у земной поверхности. Практиче­ ски это означает, что вокруг Луны безвоздуш­ ное пространство. Вывод этот был блестяще подтвержден во время полета на Луну космической ракеты Верхний снимок - т ипичный лунный кратер, нижний - кратер вулкана Везувия, каким он был в 1851 r. «Луна-2», которая доставила на лунную по­ верхность вымпел с изображением герба Совет­ ского Союза. Из-за отсутствия атмосферы на Луне нет ветра и вообще никаких явлений, которые со­ ставляют нашу земную погоду. Нет и звука в том смысле, в каком мы его знаем на Земле, так как звук передается к нашим ушам чаще всего через воздух. Небо па Луне черное не только ночью, по . и днем. Яркий голубой небесный свод, кото­ рый мы видим над своей головой днем, � это толща воздуха, пронизанная солнечными лу­ чами. Поскольку атмосферы на Луне нет, звезды там можно видеть и днем, одновремен­ но с Солнцем. Не защищенная атмосферой и не обдувае­ мая ветрами поверхность Луны за день сильно накаляется Солнцем. А дни на Луне длиппые,
там сутки длятся 291/2 ваших земных суток и день продолжается больше двух недель. За это время поверхность на Луне в некоторых местах успевает накалиться до 100-130°. Зато за столь же долгую ночь она охлаждается до -150°. В таких условиях жизнь на Луне не­ возможна. А что представляет собой поверхность Луны, на которую придется садиться косм ическим ко­ раблям и по которой будут ходить прибывшие на Луну космонав ты? Химический состав вещества, образующего поверхность Луны, нам пока неизвестен. Узнать его мы не можем потому, что Луна светит не своим, а отраженным светом и к ней нельзя применить основной метод изучения состава небесных светил - спектроскопию. Известно только, что устилающее Луну веще­ ство очень темное и что это не камень, так как камень хорошо проводит тепло, а покров лун­ ной поверхности, напротив, тепло не пропу­ скает, подобно шубе. Что же это может быть? Наиболее правдоподобно, что поверхность лунных гор и равнин везде покрыта сильно по­ ристым и ноздреватым материалом, напоминаю­ щим губку, но только не ту, которой мы моемся, а каменную. Вещество такого типа образуется на поверхности потоков лавы, вытекающей из земных вулканов. Это как бы застывшая камен­ ная пена, которую называют вулканическим шлаком. Некоторые ученые считают, что на Луне и сейчас происходят вулканические извержения, выливается лава, образуются шлаки и вулка­ нический пепел. Но более правдоподобно другое. На Луну, как мы уже говорили, непрерывно падают метеориты и не только такие большие, какие, может быть, порождают цирки и кратеры (подоб­ ные метеориты большая редкость, хотя за мил­ .11 иарды лет существования Луны их могло упасть очень много), а в основном мелкие и мельчайшие. Но даже самая маленькая метеорная частичка­ камешек, крупинка, песчинка,- ударяясь о по­ верхность Луны, дает небольшой взрывчик. По­ лучается очень сильный жар, вещество поверх­ ности вокруг места удара плавится, вскипа­ ет и превращается в темный шлак. Только это будет не вулканический шлю<, а мете­ орный. Так ли это на самом деле, нам расскажут участники первой экспедиции на Луну. • СОЛНЦЕ CO.JIHЦE Спокойное Соdнце Возможна ли жизнь на Земле без Солнца? Чтобы ответить на этот вопрос, представим себе то, чего на самом деле быть не может. Вообра­ зим, что Солнце вдруг исчезло или что какая­ то огромная заслонка преградила путь его лучам к нашей планете. Тогда Земля внезапно погру­ зится во мрак. Луна и планеты, отражающие солнечные лучи, также перестанут светить. Лишь тусклый свет далеких звезд будет осве­ щать Землю. Зеленые растения погибнут, так .как они могут усваивать углерод из воздуха только под воздействием солнечных лучей. Животным нечем будет питаться, и они начнут вымирать от голода. Помимо этого, все живое станет .замерзать от страшного холода, который быстро распространится по Земле. Воздух, океаны и суша очень скоро отдадут мировому пространству ту энергию, .которую они постоян­ но получают от Солнца. Перестанут дуть ветры, и замерзнут все водоемы. Начнет сжижаться воздух, и на Землю польется дождь из жидкого .кислорода и азота. В результ . ате наша планета покроется слоем льда из твердого воздуха. Сможет ли в таких условиях существовать жизнь? Конечно, нет. R счастью, ничего этого быть не может и . к аж­ дый день Солнце посылает на Землю свои жи­ вотворные лучи, нагревая сушу, воды и воздух, Вод а испаряется под дей ст­ ви�м солнечных лучей. Под­ н има ясь вверх, пары кон­ ден сируют ся в облака. заставляя испаряться водоемы, приводя к обра­ зованию облаков и ветров, способствуя выпаде­ нию осадков, давая тепло и свет животным и ра­ стениям. Энергия Солнца огромна. Даже та ничтож­ ная ее доля, .которая попадает на Землю, ока­ зывается очень большой. Энергия солнечных
ЧТО МЫ ЗНАЕМ О ВСЕЛЕННОИ лучей, падающих на квадратный метр земной поверхности, может заставить работать двигатель мощностью около двух лошадиных сил, а вся Земля в целом получает от Солнца в десятки тысяч раз больше энергии, чем могли бы вырабо­ тать все электростанции мира, если бы они рабо­ тали на полную мощность. С Земли Солнце кажется нам сравнительно небольшим. Его легко заслонить горошиной на расстоянии вытянутой руки. Если подобный опыт выполнить с большой точностью, то можно рассчнтать, что расстояние до Солнца в 107 раз превышает его диаметр. А поперечник у Солнца очень велик, он в 109 раз больше диаметра Земли, который, как известно, состав­ ляет около 13 тыс. км . Теперь легко высчитать размеры Солнца и величину расстояния до него в километрах. Зная расстояние до Солнца и количество энергии, которое доходит от него к нам, можно определить количество энергии, излучаемое его поверхностью. Чем ближе мы подходим к источ­ нику света, тем более концентрированным ока­ зывается его излучение. Если бы Земля была к Солнцу вдвое ближе, то она получала бы от него в 4 раза больше энергии, чем сейчас. Таким же путем, если подойти вплотную к поверхности Солнца, можно найти, что мощ­ ность излучения возрастет в 46 тыс. раз. Представьте себе, что каждая площадочка на Солнце величиной с клеточку в школьной тет­ ради подогревается двумя обычными электро­ плитками, и вы получите примерное представ­ ление о мощности излучения поверхности Солн­ ца. Из физики известно, что такую мощность излучения имеет тело, нагретое до темпера­ туры около 6000°. Следовательно, такова тем­ пература поверхности Солнца. Поэтому 1 см2 поверхности Солнца излучает больше 6 квт энергии. По массе Солнце в 333 тыс. ра3 больше Земли, а по объему оно больше в 1 млн. 301 тыс. раз. Поэтому плотность Солнца меньше плотности Земли. В среднем Солнце раза в полтора плот­ нее воды. Но это только в среднем. Внутри Солнца вещество сильно сжато давлением выше­ лежащих слоев и раз в десять плотнее свинца. Зато наружные слои Солнца в сотни раз раз­ реженнее воздуха у поверхности Земли. Давление - это вес всех слоев, расположен­ ных над площадкой в один квадратный .санти­ метр. Если из Солнца вырезать вдощ. диаметра столбик вещества сечением в 1 см2 и взвесить его с помощью воображаемых весов, как это показано на рисунке, то потребуется гиря с массой в двести тысяч тонн! В недрах Солнца, где сила тяжести во много раз больше, чем на Земле, такая гиря будет в тысячи раз тя­ желее. Поэтому давление в недрах Солнца, превышает 100 млрд. атмосфер. При таком огромном давлении температура возрастает до значения, превышающего 10 млн .. градусов! Оказывается, что в этих условиях вещество находится в газообразном состоянии. Однако по своим свойствам этот газ сильно. отличается от обычных знакомых нам газов, например воздуха. Дело в том, что в нем почти - \ #�/,)�йil!l , llJo!"!!"!l!i!I-� все атомы полностью теряют свои электроны и превращаются в голые атомные ядра. Свобод­ ные электроны, оторвавшиеся от атомов, ста­ новятся составной частью газа, называемого в этих условиях плазмой. УсJJовная схема, изображающая вJ111яние на 3емJJю соJJнечных явJJений, сопровождающих вспышку. Вспышка - беJJый выступ на СоJJнце, 11аображе1шом в JJевом верхнем yrJJy (размер вспышки сиJJьно пре­ увеJJичен). СтреJJки, идущие от вспышки к ЗемJJе, соответствуют разJJи•1ным иаJJучениям вспышки: жеJJтая - видимое изJJучение вспышю1, roJJyбaя - рентгеновское и уJJьтрафиоJJетовое изJJу•1ение (оно_.. ._ усиJJивает ионизацию в ионосфере, что отмечено Jl l"'" увеJJичением густоты красных точек). Это ус11J1ение ионизации приводит к погJJощению радиовоJJн. Бе· пые точки, идущие от вспышки, - поток частиц (корпускуп), приводя щих к возникновению подяр· ного сияния. Бедые пунктирные пинии - сиJJовые пинии магнитного попя; между ними - радиацион· ный пояс. Искривпение сиJJовых· диний магнитного подя, вызываемое потоком частиц, - причина магнитной бури. Тонкая красная стрепка - радио· ИЗJ1учение вспышки.
Частицы плазмы, нагретой до 10 млн. гра­ дусов, движутся с огромными скоростями в сот­ ни и тысячи километров в секунду! При этом вследствие чрезмерного давления частицы сильно сближаются, а отдельные ядра атомов иногда даже проникают друг в друга. В моменты такого проникновения происходят ядерные реа:кции, Атом гелия имеет чуть ·м�ньшую мас­ су, чем четыре ато­ ма водорода, кото­ рые пошли на его об­ разование� :')тот де­ фект массы 11 выде­ ляется в недрах (;()лица в виде энер- rии. являющиеся источником неиссякаемой энергии Солнца. На этой странице схематиче�ки изображе­ но, как происходит одна из таких реакций. Она приводит· к превращению водорода в ге­ лий, причем на промежуточных этапах этой реакции образуются ядра тяжелого водо­ рода - дейтерия,' обоз11аченные латинской бук­ вой D, а также изотопа атома гелия, отличаю­ щегося от обычного гелия тем, что его масса не в четыре, а только в три раза превышает мас­ су атома водорода. В основном Солнце состоит из тех же самых химических элементов, что и Земля. Однако водорода на Солнце несравненно больше, чем на Земле. Можно сказать, что Солнце почти цешшом состоит из водорода, в то время как всех остальных элементов значительно меньше. Поэтому водород является основным источником энергии, излучаемой Солнцем за счет ядерных реакций. За все время своего существования, кото­ рое, по-видимому; состанляет не менее 6 млрд. лет, Солнце не израсходовало еще и поло- СОЛНЦЕ вины своих запасов водородного ядерного топлива. В течение почти всего этого времени излучение Солнца примерно такое же, как и те­ перь. Так оно будет светить еще много миллиар­ дов лет - до тех пор, пока в недрах Солнца весь водород не превратится в гелий. Как же выделяется ядерная энергия внутри Солнца? Когда ядра одного элемента (например, водорода), соединяясь, образуют ядра другого (например, гелия), возникают особые гамма" лучи, обладающие огромной энергией. Вся­ кие лучи испускают · ся атомами в виде отдель­ ных порций, называемых квантами. Энер­ гия квантов гамма-лучей очещ велика. Атомы вещества в недрах Солнца обладают свойством жадно поглощать всякое излуче�ие.. При этом, как правило, поглощая квант с .очень боль­ шой энергией, атом излучает д!3а. цли не­ сколько квантов с меньшей . энерги�й · . Пока порожденные ядерными реакциями гамма -Лучи дойдут до поверхности Солнца, произойдет очень много таких дроблений квантов перво­ начальных гамма-лучей. В результате с поверх­ ности Солнца уже будут испускаться преиму­ щественно лучи со значительно меньшей энер� гией: ультрафиолетовые, видимые и инфра.­ красные. Схематический цветной рисунок (стр. 76� 71,) дает представление о том, · как «устроено• Солнце. Для того чтобы «уnиде-rм вuутренние слои Солнца, художник «вырезал� из него шаро­ вой сектор. Самая внутреннюt часть, закрашен­ ная в темно-кра�ный цвет (ядро), соответствует области, где происходят ядерные реакции и выделяется энергия. Диаметр ядра составляет примерно 1/3 диаметра. самого Солнца. В яд­ ре сосредоточена наибольшая часть солнечного вещества. К ядру примыкает сам:ый протяжеuный слой Солнца, на схеме закрашен , ный в яркий жел­ тый цвет. Здесь в результате погдощения кван­ тов, их дробления и переизлучения. энергия изнутри переносится наружу. Выiпе находится слой протяженностью около 1/10 солнечного радиуса, называемый конвективной зоной. Эта зона уже заметно холоднее. Она переходит в самые внешние слои Солнца - его атмосферу. Вследствие своей более низкой температуры конвективная зона не может обеспечить пере­ нос всей энергии, поступающей снизу, только путем поглощения и переизлучения. Поэтому в конвективной зоне в переносе излучения при­ нимает участие само вещество: из глубины под­ нимаются вверх от.Цельные потоки более горя- 77
ЧТО МЫ 3НАЕМ О ВСЕЛЕННОЙ чих газов, передающих свою энергию непосред­ ственно внешним слоям. На цветном рисунке эти потоки (или отдельные сгустки газа) изображены желтыми кружочками, заriолняющими область нонвективной аоны. Солнечная атмосфера также состоит из не­ скольких весьма различных слоев. Самый глу­ бокий и тонкий из них называется фотосферой, что по-русски означает «сфера света». Здесь возникает подавляющее количество световых и тепловых лучей, посылаемых Солнцем в миро­ вое пространство. телескоп собирает лучи Солнца так, что, пересека­ ясь, оии образуют ва экране ero llЗО(lражеиие. Фотосфера - это та самая поверхность Солн­ ца, которую можно наблюдать.в телескоп, пред­ варительно снабженный специальным темным светофильтром. Если этого пе сделать, то наблюдатель неминуемо ослепнет. Очень удобно спроектировать изображение Солнца на экран, как это показано на рисунке. Толщина фотосферы всего лишь 200-300 км, так что на нашей цветной схеме ее пришлось условно изобразить тонкой линией. Более глу­ боких слоев Солнца мы уже совсем не видим. Это происходит потому, что вещество фотосферы непрозрачно, подобно густому туману. Стрелки изображают пучи, идущие к иабпюдатепю от раапичиых споев атмосфе­ ры. Солнца. Чем глубже слои фотосферы, тем они горя­ чее. Rогда мы смотрим на центр солнечного диска, то видим наиболее глубокие слои фото­ сферы. Это происходит по той же причине, по какой земная атмосфера в зените всегда замет­ но прозрачнее, чем у горизонта. Rогда мы смот­ рим на край Солнца, мы видим не такие глубо­ ние слои, как в центре. Поскольку эти слои 78 холоднее и дают меньше света, на краю диск Солнца кажется темнее, а сам край его очень резким. С помощью большого телескопа можно изу­ чить характерную структуру фотосферы, хоро­ шо заметную на фотографии, помещенной на вклейке. Чередование маленьких (на самом деле размером около 1000 км) светлых пятны­ шек, окруженных темными промежутками, создает впечатление, что на поверхности Солн­ ца рассыпаны рисовые зерна. Эти пятныш­ ки называются гранулами. Они представляют собой отдельные элементы конвекции, подняв­ шиеся из конвективной зоны. Они горячее, а следовательно, и ярче окружающей фото­ сферы. Темные промежутки между ними - потоки опускающихся более холодных газов. От движения гранул в солнечной атмосфере возникают волны, очень похожие на те, которые появляются в земной атмосфере при полете реактивного самолета. Распространяясь вверх в солнечной атмосфере, эти волны поглощаются, а их энергия переходит в теплоту о Поэтому в солнечной атмосфере над фотосферой темпе­ ратура начинает повышаться, и чем дальше от фотосферы, тем больше. В сравнительно тонком слое, называемом хромосферой, она поднимается до нескольких десятков тысяч гра­ дусов. А в наиболее разреженной, самой внеш­ ней оболочке Солнца, в короне, температура достигает миллиона градусов! Хромосферу и корону можно видеть в ред­ кие моменты полных солнечных затмений. Та­ кое явление изображено на цветной вклейке. Rогда Луна целиком закрывает ослепительно яркую фотосферу, вокруг ее диска, кото­ рый кажется черным, внезапно вспыхивает серебристо-жемчужное сияние в виде венца, часто имеющего длинные лучи. Это и есть солнечная корона - чрезвычайно разрежен­ ная газовая оболочка. Она простирается от Солнца на расстояние многих его радиусов. Форма короны сильно меняется со временем, о чем можно судить, сравнивая различные ее фотографии. Непосредственно вокруг черного диска Луны во время затмения видна блестя­ щая тонкая розовая кайма. Это и есть хромо­ сфера Солнца, слой раскаленных газов толщи­ ной 10-15 тыс. км. Хромосфера значительно прозрачнее фото­ сферы. Она имеет линейчатый спектр, испускае­ мый раскаленными парами водорода, гелия, кальция и других элементов. Поэтому хромо­ сферу можно наблюдать, если с помощью сое-
циальных приборов выделить излучаемые эти­ ми элементами лучи. На цветной вклейке по­ казано Солнце в лучах, испускаемых иони­ зованным кальцием. На ней видно, как выг.Ля­ дит солнечная хромосфера. В фотосфере много нейтральных атомов. В хромосфере вследствие высокой температуры атомы водорода и гелия начинают переходить в ионизованное состояние. Это значит, что они теряют свои электроны и становятся электри­ чески заряженными, а их электроны начинают двигаться как свободньiе частицы. В короне, где температура несравненно больше, иониза­ ция вещества настолько сильна, что все лег­ кие химические элементы полностью лишают­ ся своих электронов, а у тяжелых атомов их недостает более десятка. Это происходит потому, что при температуре в миллион градусов отдель­ ные частицы движутся так быстро и с такой силой сталкиваются, что, образно говоря, от них ((Щепки летят». Таким образом, атмосфера Солнца, как и его недра, состоит из плазмы. В короне плазма очень сильно разрежена. В каждом ее кубическом сантиметре содержит­ ся не более 100 млн. «ободранных» атомов и оторванных от них свободных электронов. Это в 100 млрд. раз меньше, чем молекул в воз­ духе. Если бы всю корону, простирающуюся на много солнечных радиусов, сжать до плотно­ сти воздуха на Земле, то получился бы ничтож­ ный слой толщиной в несколько са нтиметров, окружающий Солнце. Вследствие столь большой разреженности корона еще прозрачнее для видимого света, чем хромосфера. По той же причине и коли­ чество излучаемого ею света ничтожно: яркость короны в миллион раз меньше яркости фото­ сферы. Именно поэтому в обычное время она незаметна на ярком фоне дневного неба и видна только во время полных солнечных зат­ мений. Таким образом, хотя самые внешние слои солнечной атмосферы имеют температуру миллион градусов, их излучение составляет ничтожную долю от общей энергии, испускае- СОЛНЦЕ мой Солнцем. Почти всю эту энергию излучает фотосфера, имеющая температуру около 6000°. Поэтому такую температуру приписывr.ют Солн­ цу в целом. Значение температуры миллион градусов, установленное в короне, говорит только о том, что ее частицы движутся с огром­ ными скоростями, доходящими до сотен и ты­ сяч киломеtров в секунду. Однако как же узнали, что температура сол­ нечной короны так велика, если она излучает так мало? Дело в том, что наряду с другими лучами Солнце испускает относительно много радиоволн, во всяком случае гораздо больше, чем должно давать тело, нагретое до 6000°. Солнечная корона очень сильно поглощает радиоволны. Поэтому доходящее до нас радио­ излучение Солнца в основном возникает не в фотосфере, а в короне. Измерения при помощи специальных радиотелескопов мощности: этого радиоизлучения позволили определить темпера­ туру короны. Со.Jiиечвая активность Время от времени в солнечной атмосфере появляются так называемые активные области, количество которых регулярно повторяется с периодом в среднем около 11 лет. Наиболее существенным проявлением актив­ ной области являются наблюдаемые в фото­ сфере солне:чные пятна. Они возникают в виде маленьких черных ·тоЧек (пор). За несколько дней поры развиваются в крупные темные обра­ зования. Обычно пятно окружено менее тем­ ной полутенью, состоящей из радиально вытянутых прожилок. Оно кажется как бы «дыркой» на поверхности Солнца, такой боль­ шой, что в нее свободно можно закинуть «мячик» размером с Землю. Если наблюдать Солнце изо дня в день, то по перемещению пятен можно убедиться, что оно вращается вокруг своей оси и примерно Наиноrо о1 1 и боо1 1 ьmе света дает Зеио1 1 е Со.Jiвце по сравнению с .Jlуной и Сириусо11? Количество света, приходящее к нам от небесных светил, измеряется в звездных величинах. Самые слабые звезды, видимые простым rлазом, имеют звездную величину около +6. Чем больше света дает светило, тем меньшей считается ero звездная ве­ личина. У Солнца она отрицательная: - :16,8. у ПОЛНОЙ Луны -12,6. Уве- личенне звездной велuчины на еди­ ницу соответствует уменьшению ко­ личества света примерно в 2,5 раза. Зная это, леrко рассчитать, что Солнце излучает на Землю в 450 тыс. раз больше света, чем Луна в полно­ луние, и в 10 млрд. раз больше, чем Сириус - самая яркая звезда всеrо неба. 79
:ЧТО МЫ ЗНАЕМ О ВСЕЛЕННОЙ через 27 дней то или иное пятно снова проходит через центральный меридиан. Интересно, что на разных широтах скорость вращения Солнца различна: вблизи экватора вращение быстрее, а у полюсов оно медленнее. За некоторое время до вознюшовения пятен на небольшом участке фотосферы появляется яркая область. По форме она напоминает силь­ но размазанную лужу причудливых очертаний с бесчисленными прожилками и яркими точ­ ками. Эти яркие области называются факелами. Они на несколько сотен градусов горячее фото­ сферы. Атмосфера над факелами также горячее и несколько плотнее. Факелы всегда окру­ жают пятна. По мере разрастания факела в активной области постепенно усиливается магнитное поле, особенно на некотором малом участке, где, в дальнейшем может образоваться пятно. Такие пятна обладают сильным магнитным полем, останавливающим всякие движения и тече­ ния ионизованного. гаеа, · от · чего в 'области пятна под фотосферой останавливаются конвек­ тивные движения и тем самым прекращается дополнительный перенос энергии из более глу:. . боких слоев наружу. Поэтому температура пятна оказЬl:вается примерно нli 1000° ниже, чем в окружающей фотосфере, на фоне которой оно кажется темным. Появление факела также объясняется магнитным полем. I\огда оно еще слабое и неспособно остановить· конвекцию, тормозится только беспорядочный характер движений поднимающихся струй газа в кон­ вективной зоне. Поэтому в факеле горячим газам легче поднt1ться из глубины, вследствие чего он кажется ярче окружающей его фотосферы. В хромосфере и короне над активной обла­ стью наблюдается много интереснейших· явле­ ний. I\ ним относятся хромосферnые вспышки и протуберанцы. Вспышки - один из самых быстрых процес­ сов на Солнце. На фотографии, помещенной справа, видно,. как менялось такое явление в течение 25 минут. Обычно вспышка начинается с того, что за несколько минут яркость неко­ торой точ�и активной области сильно воз­ растает� Бывали даже такИе сильные вспышки, которые по яркости превышали ослепительную фотосферу. После возгорания несколько десят­ ков минут длится постепенное ослабление све­ чения, вплоть до исходного состояния. Вспыш­ ки возникают вследствие особых :Изменений магнитных полей, приводящих к внезапному сжатию вещества хромосферы.· ПроисходIJТ нечто подобное взрыву, в результате которого 80 образуется направленный поток очень быстрых заряженных частиц и космических лучей. Этот поток, проходя через корону, увлекает с собой частицы плазмы. I\ак струны скрипки, колебле­ мые гигантским смычком, эти частицы приходят в колебание и испускают при этом радиоволны. Небольшая область, занятая вспышкой (всего лишь несколько сотен тысяч квадратных 1шло­ метров), создает очень мощное излучение. Оно состоит из рентгеновских, ультрафиолетовых и видимых лучей,радиоволн, быстро движущих ­ ся частиц (корпускул) и космических лучей. Все виды этого излучения оказывают сильное воздействие на явления, происходящие в· зем­ ной атмосфере. Ультрафиолетовые и рентгеновские лучи быстрее всего достигают Земли, прежде всего ее ионосферы - верхних, ионизированных слоев атмосферы. От состояния земной ионосферы зависит распространение радиоволн и слыши­ мость радиопередач. Под воздействием солнеч­ ных ультрафиолетовых и рентгеновских лучей увеличивается ионизация ионосферы. Вслед­ ствие этого в нижних ее слоях начинают сильно поглощаться короткие радиоволны. Из-за этого · Ионосферные слои о'l'ража­ ют короткие радиоволны и Частично поrлощают их. происходит замирание слышимости радиопере· дач на коротких волнах. Одновременно ионо­ сфера приобретает способность лучше отражать длинные радиоволны. Поэтому во время вспыш­ ки на Солнце можно обнаружить внезапное усиление. слышимост . и далекой . радиостанции, работающей на длинной воnне. · · Поток частиц (корпуснул) достигает Земли примерно только через сутки после того, как на Солнце произошла вспышка. «Проди­ раясы, через солнечную корону, корпус1<уляр­ ный ЦОток вытягивает ее вещество в длинные, характерные для ее стру1<туры лучи. Вблизи Земли поток корпускул встреча�тr,я · �. магнитным полем Земли, которое не про,.
Вверху-вя.цСолнцавЛ)'"18ХИОВ1 131 1 роваввоrо кальция (хромосфера). Ввиау-триОТВДl lВ раавВ'l'Ия хро11 1 осфервой вспышки аа 25 llВВ)''I' •
Вц оопвеuоа аороВ1 1 в период Mll ll lDl )'118 . еолn•· вu:к пrrев (ввер:к)')•11uo-y11aоолвечвuх пяwв (• ... )'). Справа-n�кв в офв11r.ма, повааuва11 1 щ11А движев.е вещес'l'ва еоuечвоrо протуберанца.
пускает заряженных частиц. Однако трудно остановить частицы, мчащиеся со скоростью, всего лишь в несколько сот раз меньшей скорости света. Они прорывают преграду и как бы вдавливают магнитные силовые линии, окружающие земной шар. От этого на Зем­ ле происходит так называемая магнитная буря, заключающаяся в быстрых и непра­ вильных изменениях магнитн()го поля. Во вре­ мя магнитных бурь стрелка компаса совершает беспорядочные колебания и пользоваться этим прибором становится совер шенно невозможно. Подходя к Земле, поток солнечных частиц врывается в окружающие Землю слои очень быстрых заряженных частиц, образующих так называемые радиационные пояса. Пройдя эти пояса, некоторые частицы прорываются глубже в верхние слои атмосферы и вызывают очень красивые свечения воздуха, наблюдаемые боль­ шей частью в полярных широтах Земли. Эти переливающиеся различными цветами радуги свечения, то принимающие вид лучей, то как бы висящие подобно занавесям, называются полярными сияниями. Таким образом, вспыш­ ки на Солнце приводят к важным последствиям и тесно связаны с различными явлениями, про­ исходящими на Земле. На цветном рисунке (стр. 76- 77) схематически изображено воздей­ ствие на Землю солнечных явлений, сопровож­ ,1 1; ающих вспышку. В короне над активной областью также про­ исходят грандиозные явления. Порой вещество короны начинает ярко светиться и можно ви­ деть, как его потоки устремляются в хромосферу. Эти гигантские облака раскаленных газов, в десятки · раз· превышающие земной шар, назы­ ваются протуберанцами. Протуберанцы пора­ жают бесконечным разнообразием своих форм, богатой структурой, · сложными движениями отдельных узлов и внезапными изменениями, которые сменяются длительными периодами спокойного существования. На вклейке при­ ведены фотографии последовательных стадий развития одного из больших протуберанцев. Протуберанцы холоднее и плотнее окружаю­ щей их короны и обладают примерно такой же температурой, как и хромосфера. На движение и возникновение протуберан­ цев, как и на другие активные образования в солнечной атмосфере, сильное влияние оказы­ вают магнитные поля. По-видимому, эти подя являются основной причиной всех активных явлений, происходящих в солнечной атмосфере. С магнитными полями связана также перио­ ,1;ичность солнечной активности - пожалуй, 86д.э.т:2 СОЛНЦЕ наиболее интересная из всех особенностей сол­ нечных явлений. Эту периодичность можно проследить по всем явлениям, но особенно легко ее заметить, если день за днем под­ считывать количество имеющихся на Солнце пятен. Период, когда пятен совсем нет, назы­ вается минимумом. Вскоре после минимума пятна начинают появляться на большом рас­ стоянии от солнечного экватора. Потом посте­ пенно их число увеличивается и они возникают все ближе и ближе к экватору. Через 3-4 года наступает максимум солнечных пятен, отличаю­ щийся наибольшим количеством активных образований на Солнце. Затем солнечная актив­ ность постепенно спадает, и примерно через 11 лет снова наступает минимум. Возможно, «секрет» солнечной активно­ сти связан с удиви­ тельным характером вращения Солнца: на экваторе в ращение быстрее, чем у по­ ЛJОС8В, Через 1 обо­ рот Солнца (около 27 дней) детали, рас­ полагавшиеся на од­ ном меридиане, сно­ ва пройду т череэ не­ го неодновременио. Периодичность солнечной активности пока еще остается увлекательной загадкой Солнца. Только в последние годы удалось приблизиться к ее решению. По-видимому, причина солнеч­ ной активности связана со сложным взаимодей­ ствием между ионизованным веществом Солнца и его общим магнитным полем. Результат этого взаимодействия - перио.цическое усиление маг­ нитных П(!ЛеЙ. • 8:1.
ЧТО МЫ ЗНАЕМ О ВСЕЛЕННОИ СОЛНЕЧНЫЕ И ЛУННЫЕ ЗАТМЕНИЯ Затмения Солнца относятся :к таким явле­ ниям природы, о дне наступления :которых за­ ранее известно. Астрономы всегда тщательно готовятся :к наблюдениям затмений, а в места, где они видны, снаряжаются специальные экспедиции. ... Наступает день затмения. Природа живет своей обычной жизнью. В си­ нем небе ярко сияет Солнце. Ничто не пред­ вещает грядущего события. Но вот на правом :краю Солнца появляется ущерб. Он медленно увеличивается, и солнечный диск принимает форму серпа, обращенного вьшу:клостью влево. Солнечный свет постепенно ослабевает. с�а­ новится прохладнее. Серп делается совсем то­ неньким, и вдруг эта узенькая дуга распадается на две, и наконец за черным диском исчезают последние яр:кие точ:ки: На всю окружающую местность ложится полумрак. Небо принимает ночной вид, на нем вспыхивают яркие звезды. Вдоль горИзонта появляется кольцо оранжевого оттенка. Это наступило полное солнечное затмение. На месте погасшего светила виден черный диск, окруженный серебристо-жемчужным сиянием. Напуганные внезапно наступившей темнотой звери и птицы замол:кают и спешат у:крыться на ночной покой, многие растения свертывают листья; 2, З, иногда 5 минут длится необычная темнота, и вновь вспыхивают яркие солнечные лучи. В тот же миг исчезает серебристо-жемчуж­ ное сияние, гаснут звезды. Словно на заре, поют петухи, возвещая о наступлении дня. Вся природа опять оживает. Солнце снова принимает вид серпа, но теперь уже повернутого выпу:клостью в другую сто­ рону, :как серп «молодой» Луны. Серп увеличи­ вается, и уже через час в небе все как обычно. Солнеч.ное затмение - очень величествен­ ное и красивое явление природы. Никакого вреда растениям, животным и человеку оно, :конечно, причинить не может. Но не так думали люди в дале:ком прошлом. Солнечное затмение знакомо челове:ку с глу­ бочайшей древности. Но люди не знали, отчего оно происходит. Паничес:кий страх вызывало у людей неожиданное, таинственное исчезно­ вение лучезарного светила. В угасании Солнца среди бела дня они видели проявление неведо­ мых, сверхъестественных сил. У восточных народов существовало поверье, что во время 82 затмения не:кое злое чудовище пожирает Солнце. Отголоски этих древних представлений человека встречались и в сравнительно недав� нее время. Так, в Турции во время затмения 18 77 г. перепуганные жители стреляли из ружей в Солнце, желая прогнать шайтана (злого духа), пожиравшего, по их мнению, Солнце. В русских летописях мы находим многочис­ ленные упоминания о затмениях. В Ипать­ евской летописи, например, говорится о затме­ нии, упоминаемом в «Слове о полку Игореве». Это затмение Солнца произошло в 1185 г. оно было полным в Новгороде и Ярославле. :Князь Игорь со своей дружиной был в это вре­ мя на р. Донце, где затмение было неполным (была закрыта лишь часть солнечного диска). Летописец высказывает убеждение, что это зат­ мение оказалось причиной поражения Игоря в битве с половцами. · И даже тогда, :когда действительная при­ чина солнечных затмений была уже известна ученым, затмение все-та:ки часто вызывало у населения страх. Люди считали, что затмение послано богом и предвещает конец мира, голод, несчастье. Эти суеверные представления сеяли среди народа служители религиозных :культов, чтобы держать народные массы в повиновении. Передовые люди разных времен старались развеять у народа страх, вызываемый затме­ ниями. Например, Петр 1 обращался :к уче­ ным и должностным дицам с просьбой принять участие в распространении правильного объяс­ нения ожидавшегося 1 мая 1706 г. солнечного затмения. Известно его письмо :к адмиралу Головину, в котором он писал: «Господин ад­ мирал. Будущего месяца в первый день будет великое солнечное затмение. Того ради изволь сие поразгласить в наших людях, что :когда оное будет, дабы за чудо не поставили. Понеже, :когда люди про то ведают преже, то не есть уже чудо». В нашей Советской стране правильное науч­ ное объяснение разл ичных явлений природы дошло до самых отдаленных уголков. И теперь у нас едва ли найдется такой человек, у :которого солнечное и лунное затмения вызывали бы страх. Что же такое солнечное затмение? Нам часто приходится наб людать, как в яс ­ ный, солнечный день тень от об лака, подгоняе­ мого ветром, пробегает по земле и достигает того места, где мы находимся. Облако скрывает от нас Солнце. Между тем другие места, нахо­ дящиеся вне этой тени, остаются освещенными Солнцем. Во время солнечного затмения между нами
Затмение Солнца по представлению некото­ рых народов в древно­ сти. Дракон пожирает Солнце (со старинного рисунка). и Солнцем проходит Луна и скрывает его от нас. Рассмотрим подробнее условия, при кото­ рых мож ет наступить затмение Сол нца. Наша планета Земля, вращаясь в течение суток вокруг своей оси, одновременно движет­ ся вокруг Солнца и за год делает полный оборот. У Земли есть спутник - Луна. Луна движет­ ся вокруг Земли и полный оборот совершает за 291/2 суток. Взаимное расположение зтих трех небесных тел все время меняется. При своем движении вокруг Земли Луна в определенные периоды времени оказывается между Землей и Солнцем. Но Луна - темный, непрозрачный твердый шар. Оказавшись между Землей и Солнцем, она, словно громадная заслонка, закрьщает собой Солнце. В это время та сторона Луны, которая обращена к Земле, оказывается темной, неосве­ щенной. Следовательно, солнечное затмение мо­ жет произойти только во время новолуния. В полнолуние Луна проходит от Земли в стороне, противоположной Солнцу, и может попасть в тень, отбрасываемую земным шаром. Тогда мы будем наблюдать лунное затмение. Среднее расстояние от Земли до Солнца со­ ставляет 149 ,5 млн. км, а среднее расстояние от Земл\f до Луны - 384 тыс. км. 6• СОЛНЕЧНЫЕ И ЛУННЫЕ ЗАТМЕНИЯ Чем ближе предмет, тем большим он нам кажется. Луна по сравнению с Солнцем ближе к нам почти в400 раз, и в то же время ее диа­ метр меньше диаметра Солнца также приблизи­ тельно в 400 раз. . П6этому видимые размеры Луны и Солнца почти одинаковы. Луна, таким образом, может закрыть от нас Солнце. ' Однако расстояния Солнца и Луны от Земли не остаются постоянными, а слегка изменяются. Происходит это потому, что путь Земли вокруг Солнца и путь Луны вокруг Земли - не окруж­ По.сти, а. эллипсы.. С Изменением _расстояний �ежду этими телами изменяются и их видимые размеры·� ' . Если в момент солнечного затмения Луна находитсц в наименьшем _удалении от Земли, то лунны й. диск будет несколько больше сол­ нечного, Луна целик9м закроет собой Солн­ це, и затмение будет полным. Если же во время затмения Луна находится в наиболь­ шем удалении от. Земли, то она будет иметь несколько меньшие видимые размеры и за­ .крыть Солнце цеЛиком не сможет. Останется незакрытым светлый ободок Солнца, который во время затмения будет виден как яркое то­ ненькое кольцо вокруг черного диска Луны. Такое затмение называют кольцеобразным. '83
ЧТО МЫ ЗНАЕМ О ВСЕЛЕННОЙ Казалось бы, солнечные затмения должны случаться ежемесячно, :каждое новолуние. Одна:ко :этого не происходит. Если бы Земля и Луна двигались в одной плос:кости, то в :каж­ дое новолуние Луна действительно о:казыва­ лась бы точно на прямой линии, соедицяющей Землю и Солнце, и происходило бы затмение. На самом деле Земля движется во:круг Солнца в одной плос:кости, . а Луна во:круг Земли - в другой. Эти плос:кости не совпадают. Поэтому часто во время новолуний Луна проходит либо выше Солнца, либо ниЖе. Видимый путь Луны на небе не со}\падает с· тем путем, по которому движется Солнце. Эти пути пересе:каются в двух противополож­ ных точ:ках, :которые называются у з л а м и лунной о р биты. Вблизи :этих точе:к пути Солнца и Луны близ:ко подходят друг :к другу. И толь:ко в том случае, :когда новолуние происходит вблизи узла, оно сопровождается затмением. Затмение будет полным или :кол · ьцеобраз­ ным, если в новолуние Солнце и Луна будут находиться почти в узле. Если же Солнце в мо­ мент новолуния о:кажется на не:котором расстоя­ нии от узла, то центры лунного и солнечного дис:ков не совпадут и Луна за:кроет Солнце Фааы частного солнечного аатмею1я; наблюдавшегося в Москве 9 июля 19(.5 r. 84 Вза имное распо��ожение Со.анца, Земли 11 Луны во время солнечного затмения. Лу­ на находится между Солнцем н Землей. В том месте, где тень Луны падает на Землю, Солнце затме вается Луной. лишь частично. Та:кое затмение называется частным. Луна перемещается среди звезд с запада на восто:к. Поэтому за:крытие Солнца Луной начинается с его западного, т. е. правого, :края. Степень за:крытия называется у астрономов фазой затмения. Ежегодно бывает не менее двух солнечных затмений. Та:к было, например, в 19 52 г.: 25 февраля - полное (наблюдалось в Афри:ке, Иране, СССР) и 20 августа - :кольцеобразное (наблюдалось в Южной Амери:ке). А вот в1935 г. было пять солнечных затмений. Это наибольшее число затмений, :которое может быть в течение ОДНОГО года. Трудно представить себе, что солнечные затмения происходят та:к часто: ведь :каждому из нас наблюдать затмения приходится чрезвы­ чайно ред:ко. Объясняется :это тем, что во время · солнечного затмения тень от Луны падает не на всю Землю. Упавшая тень имеет форму почти :кругл · ого пятна, поперечни:к :которого может достигать самое больш:е 270 км. Это пя тно по:кроет лишь ничтожно ма.iI·ую долю земной поверхности. В данный момент толь:ко на этой части Земли и будет видно полное солнечное затмение. Луна движется по своей орбите со скоростью о:коло 1 к,м/сек, т. е . быстрее ружейной пули. Следовательно, ее тень с большой с:коростью дnижется по земной поверхности и не может надолго за:крыть :ка:кое-то одно место на земном шаре. Поэтому полное солнечное затмение ни­ :когда не может продолжаться более 8 минут. В нынешнем столетии наибольшая про­ должительность затмений была в19 55 г. и будет в1973 г. (не более 7 минут). Та:ким образом, лунная тень, двигаясь по Земле, описывает узкую, но длинную полосу, на :которой последовательно наблюдается пол­ ное солнечное затмение. Протяженность полосы полного солнечного затмения достигает не­ с:коль:ких тысяч :километров. И все же пло­ щадь, по:крываемая тенью, о:казывается незна-
чительной по сравнению со всей поверхностью Земли. Кроме того, в полосе полного затмения часто 01<азываются 01<еаны, пустыни и мало­ населенные районы Земли. Во1<руг пятна лунной тени ·располагается область полутени, здесь затмение бывает част­ ным. ПоперечниR области полутени составляет около 6-7 тыс. км . Для наблюдателя, 1<оторый будет находиться вблизи 1<рая этой области, лишь незначительная доля солнечного дис1<а по1<роется Луной. Та1<ое затмение может вооб­ ще пройти незамеченным. Можно ли точно предс1<азать наступление затмения? Ученые еще в древности установи­ ли, что через 6585 дней 8 часов, что состав- Движение конца лу11ной те­ ни по Земле ио время сол­ иечноrо аатиеиия. ляет 18 лет 11 дней 8 часов, затмения повто­ ряются. Происходит это потому, что именно через та1юй промежутоR времени расположение в пространстве Луны, Земли и Солнца повто­ ряется. Этот промежуто1< был назван с а р о­ с о м, что значит повторение. В течение одного сароса в среднем бывает 43 солнечных затмения, из них 15 частных, 15 1<ольцеобразных и 13 полных. Прибавляя R R датам затмений, наблюдавшихся в течение одного сароса,18 лет11 дней и8 часов, мы смо­ жем предс1<азать наступление затмений и в буду­ щем. Например, 25 февраля1952 г. произошло СОЛНЕЧНЫЕ И ЛУННЫЕ ЗАТМЕНИЯ сщrнечное затмение. Оно повторится 7 марта 19 7 0 г., затем18 марта1988 г. и т. д. Одна1<0 в саросе содержится не целое число дней, а6585 дней и8 часов. За эти 8 часов Зем­ ля повернется на треть оборота и будет обра­ щена R Солнцу уже другой частью своей по­ верхности. Поэтому следующее затмение будет наблюдаться в другом районе Земли. Та1<, поло­ са затмения1952 г. прошла через Центральную Афри1<у, Аравию, Иран, СССР. Затмение же 1970 г. будет наблюдаться 1<а1< полное толь1<0 жителями Ме1<си1<и и Флориды. В одном и том же месте Земли полное сол­ нечное затмение наблюдается оДин раз в 250- 300 лет.. · Ка1< видите, предс1<азать день затмения очень лег1<0. Предс1<азание же точного времени ero наступления и условий его видимости - труд­ ная задача; ·чтобы решить ее, астрономы в те­ чение нес1<оль1<их столетий изучали движение Земли и Луны. В настоящее время затмени11 предс1<азывают очень точно. Ошиб1<а в предс1<а­ зании момента наступления затмения не пре­ восходит 2-4 се1<унд. Крупнейший в мире специалист по теории затмений - дире1<тор Пул1<овс1<ой обсерватории, а1<ад. А. А . Михайлов. Точным вычислением можно восстановить время и условия видимости · 1<а1<ого-нибудь затмения, наблюдавшегося в той или другой мест­ ности в древние времена. Если затмение это сопоставлено в летописи с ка1<им-нибудь истори­ чес1<им событием, то мы можем точно определить дату этого события. " Древнегречес1<ий историR Геродот у1<азывал, что во время битвы между лидийцами и мидянами произошло (неполное) солнечное затмение. Оно таR поразило сражав­ шихся, что положило 1<онец войне. Истори1<и 1<олебались относительно времени этого собы­ тия, они относили его 1<0 времени между 626 и583 гг. до н. э .; астрономичес1<ое же вычисле­ ние точно по1<азывает, что затмение, а следова­ тельно, и битва происходили 28 мая 585 г. до н. э, Установление точной даты этой битвы пролило свет и на хронологию не1<оторых дру­ гих историчес1<их событий. Та1< астрономы 01<азали большую помощь истори1<ам. Астрономы вычислили условия видимости солнечных затмений на много лет вперед. Последнее затмение, доступное для наблю­ дений в европейс1<ой части СССР, было 15 фе­ враля 1961 г. СmДующее затмение будет наблюдаться здесь толь1<0 в 21 26 г. До этого, правда, будет4 полных солнечных затмения, но полоса видимости их пройдет в пределах СССР 86
ЧТО МЫ ЗНАЕМ О ВСЕЛЕННОЙ Карта видимости некоторых солнечных затмений. лишь через труднодоступные районы Сибири и Арктики. Без Солнца невозможна жизнь на вашей планете, поэтому детальное изучение его строе­ ния представл · яет очень важную задачу. Во время полного солнечного затмения ведутся наблюдения внешних слоев солнечной атмосфе­ ры - хромосферы и короны. Солнечная коро­ на - это чудесное серебристо-жемчужное лучи­ стое сияние, которое видно, когда черный диск Луны закрывает собой ослепительно яркую поверхность Солнца. В обычное премя яркий солнечный свет мешает наблюдать слабое сия­ ние короны. Внутренняя часть короны - более яркая, внешняя - менее яркая, отдельные ее лучи прослеживаются на расстоянии 3 млн. км и более от Солнца. Затмение - лучший момент для определе­ ния плотности вещества в короне и изучения Происходящих в ней атомных процессов. По­ скольку вещество короны, как установили совет­ ские астрономы во время наблюдения затмения 194 7 г" способно излучать радиоволны деци­ метрового и :метрового диапазонов, в полосе видимости полного затмения устанавливают в числе других приборов радиотелескопы и с их помощью слушают «радиоголос» Солнца. Во время затмения следят за изменениями в радио­ излучении Солнца. Радиотелескопы - очень чувствительные приборы, именно они позво­ лили во время полной фазы затмения устано- 88 вить, что солнечная корона простир;tется на миллионы километров. Задача определения точ­ ных границ короны, очевидно, будет решена при наблюдении очередных затмений Солнца. Солнечная корона излучает также электри­ чески заряженные частицы. Влетая в нашу атмо­ сферу, они изменяют ее физическое состояние и вызывают помехи в радиосвязи. Поэто­ му во время затмений ведутся наблюдения за верхними слоями нашей атмосферы- за ионо ­ сферой. Во время полного и частного затмения очень важно точно отмечать начало и конец его. Эти данные позволят сравнить предва­ рительно вычисленные начало и конец затмения с действительным и помогут уточнить теорию движения Луны. В местах, близких к границе тени и по.'lутени, отметки· начала и конца затме­ ния помогут также проверить и уточнить тео­ рию предвычислений затмений. Для наблюдений затмений Солнца астроно­ мам подчас приходится отправляться в далекие экспедиции. Так, например, в 194 7 г. экспеди­ ция советских астрономов и физиков ездила в Бразилию. А в полосу видимости кольцеобраз­ ного затмения 31 июля 1962 г. группе совет­ ских астрономов пришлось пробираться на вездеходах сквозь африканские джунгли в далекой Республике Мали. Затмение продолжается всего несколько минут. Чтобы лучше исriользовать их, астро­ номы широко используют фотографию. Во вре­ мя затмения1936 г. был применен способ «удли­ нению> времени полной фазы затмения. В наб­ людении этогр затмения участвовали28 экспеди­ ций. Полосц полной фазы затмения пролегала от берегов Черного моря до Дальнего Востока. Лунная тень прошла это расстояние за2 часа. Эк­ спедиции были размещены вдоль полосы затме­ ния. Это позволило сфотографировать все измене­ ния, которые произошли за это время в 1юроне Солнца. Чтобы удобнее было сравнивать фото­ снимки, полученные в разное время, исполь­ зовались совершенно однотипные приборы, стан­ дартные коронографы - фотографические ка­ меры, с помощью которых получают снимки Солнца и короны в большом масштабе. Этот способ «удлинения» време-ни по.Jiной фазы оказался удачным и в дальнейшем при­ менялся в наблюдениях всех затмений, полоса видимости которых проходила по территории СССР. Но теперь есть и другой путь увеличения проделжительности полной фазы затмения: использован ие реактивной авиации. На самоле-
те ТУ-104 была оборудована «летающая об­ серваторию>, и в день затмения 15 февраля 1961 г. самолет поднялся выше обла:ков и по­ мчался вслед за тенью Луны. Та:к было про­ длено время наблюдения полной фазы на 75 се:кунд. Любоваться :картиной затмения самим участ- · ни:кам э:кспедиций не удается. Они всецело по­ гл . ощены работой у своих инструментов: про­ изводят все операции с фотоаппаратами, сме­ няют светофильтры, записывают по:казания при­ боров и часто не имеют возможности даже взгля­ нуть на небо. А между тем во:круг рас:крывается необыкно­ венная по своей :красоте :картина. Она остав­ ляет неизгладимое впечатление. Солнечное зат­ мение сопровождается рядом очень любопытных явлений в о:кружающей природе. По мере умень­ шения светящегося серпа Солнца тени от раз­ ных предметов делаются более рез:кими. Rог- Подгото11ка к наблюдению солнечного затмения. СОЛНЕЧНЫЕ И ЛУННЫЕ ЗАТМЕНИЯ да Солнце будет иметь вид узкого серпа, у предметов, расположенных параллельно это­ му серпу, тени станут особенно рез:ки, а полутеней почти не будет. При других поло­ жениях предметов относительно серпа Солнца тени будут несимметричными (это лег:ко заме­ тить по тени от растопыренных пальцев ру:ки). За нес:коль:ко десят:ков се:кунд до момента полного затмения, а та:кже после его онончания по поверхности Земли проносятся волнообраз­ ные, та:к ·называемые «бегущие» тени. Они напо­ минают рябь на воде. Это струй:ки воздуха, освещенные тонним, но яр:ким пуч:ком солнеч­ ных лучей. В самый момент затмения :кругом по гори­ зонту наблюдается : красновато-оранжевое сия­ ние - заревое :кольцо. Во время затмения очень интересно наблю­ дать за животными: они ведут себя необыч­ но - проявляют беспо:койство. Например, во время затмения 1936 г. полевые мыши, вместо того чтобы с:крываться от приближающегося челове:ка, в смятении направлялись :к нему :ка:к бы в поис:ках защиты. Солнечное затмение может дать богатый мате­ риал для наблюдений юным любителям при­ роды. Учащимся совсем нетрудно организовать очень интересные наблюдения за атмосферными явлениями, сопровождающими затмение. В част­ ности, можно вести наблюдения за изменениями температуры воздуха, влажности, атмосферного давления, о:крас:ки обла:ков. Фотолюбители смо­ гут получить сним:ки частных фаз, полной фазы и о:кружающего ландшафта. С программой возможных наблюденkй подробно можно озна­ :комиться в «Постоянной части» Астрономиче­ с:кого :календаря ВАГО (Физматгиз, 196 2). Если вам :когда-нибудь представится слу­ чай наблюдать полное солнечное затмение, не пропустите его. Толь:ко помните: смотреть на Солнце во время частной фазы простым глазом или в бино:кль нельзя, можно испортить зре­ ние. Смотреть надо через за:копченное сте:кло юш проявленную на полном свету фотографи­ чес:кую пластин:ку. На солнечную же :корону можно смотреть без вся:ких сте:кол, но ее лучше видно в бино:кль. R числу «необынновенных)> небесных явле­ ний относятся та:кже лунные затмения. Происхо­ дят они та:к. Полный светлый :круг Луны начи­ нает темнеть у своего левого :края, на лунном диене появляется :круглая бурая тень, она про­ двигается все дальше и дальше и примерно через час по:крывает всю Луну. Луна меркнет и становится красно-бурого цвета. 87
ЧТО МЫ ЗНАЕМ О ВСЕЛЕННОИ "' 11)<1> :s, :i:.. . 11>" " "" "'21 а:i: �� з:.;о () Лунные затмения, каR мы уже говорили, ПрОИСХОДЯТ ПОТОМУ, ЧТО ВО время ПОЛНОЛУНИЯ между Луной и Солнцем находится Земля, кото­ рая перехватывает солнечные лучи, и на Луну они не попадают. Диаметр Земли больше диаметра Луны почти в4 раза, а тень от Земли даще на расстоя­ нии Луны от Земли более чем в 2 Yz раза пре­ восходит размеры Луны. Поэтому Луна может целиком погрузиться в ·земную тень. Полное лунное затмение гораздо продолжительнее сол­ нечного: оно может длиться 1 час 40 минут. По той же причине, по которой солнечные затмения бывают не каждое новолуние, лунные затмения происходят не каждое полнолуние. Наибольшее число лунных затмений в году- 3, но бывают годы совсем без затмений; таким был, например, 1951 год. Лунные затмения повторяются через тот же промежуток времени, что и солнечные. В тече­ ние этого промежутка, в 18 лет11 дней8 часов (сарос}, бывает 28 лунных затмений, из них 15 частных и 13 полных. Как видите, число лунных затмений в саросе значительно мень­ ше солнечных, и все же лунные затмения можно наблюдать чаще солнечных. Это объ­ ясняется тем, что Луна, погружаясь в тень Земли, перестает быть видимой на всей не освещ енной Солнцем половине Земли. Значит, каждое лунное затмение видно на зна­ чительно большей территории, чем любое солнечное. Затмившаяся Луна не исчезает совершенно, KaI\ Солнце во время солнечного затмения, а .бывает слабо видимой. Происходит это потому, .что часть солнечных лучей проходит сквозь зем­ ную атмосферу, преломляется в ней, входит внутрь земной тени и попадает на Луну. Так как красные лучи спектра менее всего рассеива­ ются и ослабляются в атмосфере, Луна во время затмения приобретает медно-красный или бу­ рый оттенок. 88 Взаимное расположение Солнца, Земли и Луны во время лунного затмения. Земля находится между Солнцем и Луной, и Луна скры­ вается в тени Земли. ПЛАНЕТЫ СОЛНЕЧНОЙ СИС'l'ЕМЫ Да"11еиие (<аеs1е1 1 и» С древнейших времен люди знали на небе светила, которые назвали планетами. По внеш­ нему виду они похожи на звезды, но отлича­ ются от них тем, что непрерывно движутся по небу, перемещаясь из одного созвездия в дру­ гое. Пути их сложны. Если нарисовать на звездной карте путь каRой-нибудь планеты, то получится линия с какими-то неправиль­ ными петлями и изгибами. Планета движется сначала справа налево все вперед и вперед. Потом останавливается и, помедлив, повора­ чивает назад. Пройдя немного в обратную сторону, она снова направляется вперед и дви­ жется все быстрее и быстрее до новой остановки. Древние ученые настойчиво стремились разга­ дать такое странное движение планет, но не смогли этого сделать, так как ошибочно счита­ ли, что планеты движутся вокруг Земли. Дви­ жение планет на небе кажется причудливым по­ тому, что, смотря на них, мы в то же время са­ ми движемся вместе с Землей. Солнце вместе с планетами и многочислен­ ными спутниками планет составляет солнечную, или планетную, систему. Путь каждой плане­ ты - приблизительно окружность, по которой эта планета обходит Солнце. У каждой планеты есть свой путь, или своя орбита. Чем ближе планета к Солнцу, тем меньше ее орбита, тем короче тот путь, который ей приходится пробегать; кроме того, более близ- 1 Картина полного солнечного затмения. На обороте: Планета Земля. Граница дня и ночи. Снимок сделан с борта косми· .. .. ._ ческого корабля «Восток·2» космонавтом Г. с. Т11· - ,. .. .. !"оным.
кая к Солнцу планета движется по своему пути быстрее , чем более далекая; поэтому и время оборота планеты вокруг Солнца тем короче , чем ближе она к Солнцу. Заметив планеты очень давно , люди дали им названия , которые сохранились до наших дней. Не понимая действительной причины дви­ жений планет , люди объяснили их движения желаниями и капризами богов , которым са­ ми в то время поклонялись , и дали планетам имена богов и богинь. Так попали на страницы сов ременных научных книг по астрономии такие имена древнеримских богов , как Меркурий - бог торговли , Венера - богиня красоты , Марс - бог войны и др. Меркуриll - иир жары и xo.J10,1 1; a Рассказ о планетах мы начнем с той из них , которая находится ближе всего к Солнцу. Ее называют Меркурий. Свою короткую орбиту Меркурий обегает за 88 земных суток. Значит , год на нем короче наших трех месяцев. Меркурий - яркое светило , но увидеть его не так просто. Дело в том , что , находясь на небе вблизи Солнца , Меркурий всегда виден нам недалеко от солнечного диска; о� отходит от него то влево (к востоку) , т . о вправо (к западу) лишь на небольшое расстояние , которое не пре­ восходит 28°. Поэтому его можно увидеть только в те дни года , когда он отходит от Солнца на са­ мое большое расстояние. -- ---- ,.. . .. . _ ---- ---- -- -, "" ---- Земля Фазы Меркурия. .. . ' . . . /'. Пусть , например , Меркурий отодвинулся >т Солнца влево. Солнце и все светила в своем :уточном движении плывут по небу слева 1аправо. Поэтому сначала заходит Солнце , а че- ПЛАНЕТЫ СОЛНЕЧНОИ СИСТЕМЫ рез час с небольшим заходит и Меркурий. Вот в течение этого часа , который проходит между закатом Солнца и заходом Меркурия , и надо искать эту планету низко над .западным гори­ зонтом. Плохо то , что небо в это время на запа­ де светлое - на нем заря. Поэтому на севере СССР, например в Ленинграде , где за ря пылает часа. два , найти Меркурий удается очень редко. Другое дело на юге: там сумерки короткие, заря гаснет быстро , и Меркурий часто удается увидеть на потемневшем небе. · Если рассматривать Меркурий в телескоп, то он будет выглядеть , как маленькая Луна , с очертаниями· либо узкого серпика , либо не­ полного круга. Меркурий - темный шар , соб­ ственного света он не дает и сияет на небе за счет отражения солнечных лучей. На той полови­ не Меркурия , которая повернута к Солнцу ,­ день , на другой - ночь. Мы видим только освещенную часть планеты. Диаметр Меркурия в 21/2 раза меньше диаметра Земли и в fl/2 раза больше диаметра Луны. В сильный телескоп на Меркурии можно заметить темные пятна. Они имеют примерно такой же вид , как «моря» на Луне для нево� оруженного глаза. Наблюдая за этими пятнами , ученые установили одну важную особенность. Двигаясь по своему пути вокруг Солнца , Мер­ курий вращается вокруг своей оси так , что к Солнцу обращена всегда одна и та же его поло­ вина. Это значит , что на одной стороне Мерку­ рия всегда день , а на другой - всегда ночь. Измерения яркости света показывают , что поверхность Меркурия пок рыта какими-то тем­ ными , очень неровными каменными породами коричневатого оттенка. МеRкурий гораздо ближе к Солнцу , чем Зем­ ля , поэтому Солнце на нем светит и греет в 7 раз сильнее, чем у нас. Измерения показывают , что температура на дневной стороне Меркурия поднимается до 400° выше нуля. Зато на ночной стороне должен быть всегда сильный мороз , который , вероятно , доходит до 200° и даже до 250° ниже нуля. На такой планете не может быть ни океанов, ни атмосферы , ни органической жизни. Мерку­ рий - это царство пустынь. (�Вечерняя авеа,1 1; а>� - Венера Вторая по удаленности от Солнца планета­ Венера. В противоположность Меркурию най­ ти ее на небе очень легко. Каждому случалось 89
ЧТО МЫ ЗНАЕМ О ВСЕЛЕННОЙ светила: одно появляется по ве­ черам, другое-по утрам. Потом догадались, что это одно и то же светило, нрасавица неба, «вечерняя и утренняя звезда»­ Венера. «Вечерняя звезда» не раз была воспета поэтами и ком­ позиторами, описана в произ­ ведениях великих писателей, изображена на картинах зна­ менитых худож.пиков. По силе блеска Венера - третье светило неба, если пер­ вым считать Солнце, а вторым­ Луну. Не удивительно, что ее иногда можно увидеть и днем в виде белой точки на небе. Орбита Венеры лежит внут­ ри земной орбиты, и планета совершает свой бег вокруг Солн­ ца за 225 суток, или за 7 Yz земных месяцев. Подобно Меркурию, Венера может отойти от Солнца только на определенное рас­ стояние: оно не превышает 50°. Поэтому она заходит не позднее, чем через 3-4 часа после зака­ та Солнца, и восходит не рань­ ше, чем за 3-4 часа до его восхода. Предполагаемый вид на поверхности Меркурня. Даже в самый слабый теле­ скоп видно, что Венера не то:�:­ ка,а шар,одна сторона которого освещается Солнцем, в то вре­ мя как другая погружена во мрак. Следя за Венерой изо дня в день, можно заметить, что она, подобно Луне и Меркурию, про­ ходит всю смену фаз. видеть, как иной раз вечером на совсем еще светлом небе загорается «вечерняя звездю>. По мере того как гаснет заря, Венера становится все ярче и ярче, а когда совсем стемнеет и по­ явятся другие звезды, она резко выделяется сре­ ди них своим сильным светом. Но светит Венера недолго. Проходит час-другой, и она заходит. В середине ночи она не появляется никогда, но зато бывает время, когда ее можно видеть по утрам,перед рассветом,в ро.Ли «утрен­ ней звезды». 'Уже совсем рассветет, исчезнут все звездш, а Венера все еще светит и светит на ярком фоне утренней зари. Люди знали Венеру с незапямятных времен. С ней было связано множество легенд и пове­ рий. В древности думали, что это два разных 90 Фазы Венеры можно иногда разглядеть в полевой бинокль. Встречаются люди с таким ост­ рым зрением, что видят серпик Венеры даже невооруженным глазом. Это самое близкое к нам небесное тело после Луны. Бывают такие мо­ менты, когда Венера под ходит к Земле на рассто­ яние 40 млн. км ., но рассмотреть повер хность ее в телескоп все же не удается. В сю1ьный телескоп Венера кажется очень большой, гораздо больше, чем Луна для нево­ оруженного глаза. Казалось бы, на ней долж­ ны быть видны, например, горы, долины, моря, р · еки. Но сколько ни разглядывали астрономы Венеру, их всегда постигало разочарование: видимая поверхность этой планеты всегда бе­ лая, однообразная и на ней ничего не видно,
Венера на вечернем не бе кроме неопределенных тусклых пятен. В чем причина этого? Венера ближе к Солнцу , чем Земля. Поэто­ му иногда она проходит между Землей и Солн­ це)'d , и тогда ее можно увидеть на фоне ослепи­ тельного солнечного диска в виде черной точки. Правда , это бывает очень редко. В последний раз Венера проходила между Землей и Солн­ цем в 1882 г. , а в следующий раз это будет в 2004 г. Прохождение Венеры перед Солнцем в 1761 г. наблюдал в числе многих других ученых М. В. Ломоносов. Внимательно следя в теле­ скоп за тем , как темный кружок Венеры появ­ ляется на огненном фоне солнечной поверх­ ности , он заметил новое , до того никому не из­ вестное явление. Когда Венера вступила на диск Солнца больше чем на половину своего попереч­ ника , вокруг остальной ее части , находив­ шейся еще на темном фоне неба , вдруг по­ явился огненный ободок , тонкий , как волос. То же самое было видно и тогда , когда Венера сходила с солнечного диска. Ломоносов при­ шел к выводу , что все дело в атмосфере - слое газа , который окружает Венеру. В этом газе солнечные лучи преломляются , огибают не­ прозрачный шар планеты и появляются для наблюдателя в виде огненного ободка. Подводя итоги своим наблюдениям , Ломоносов писал: «Планета Венера окружена знатною воздушною атмосферою . ..» Это было очень важное научное открытие. Коперник доказал , что планеты подобны Земле по своему движению. Галилей первыми наблю­ дениями в телескоп установил , что планеты - ПЛАНЕТЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ это темные , холодные шары , на которых бывает день и ночь. Ломоносов доказал , что на плане­ тах , как и на Земле , может быть воздушный океан - атмосфера. Воздушный океан Венеры во многом отли­ чается от нашей , земной атмосферы. В нем , во всяком случае в верхних его слоях , почти нет таких важных составных частей , как кисло­ род и водяной пар , но зато много углекислого газа. У нас бывают пасмурные дни , когда в воздухе плавает сплошной непрозрачный по­ кров туч , но бывает и ясная погода , когда сквозь прозрачный воздух днем светит Солнце , а ночью видны тысячи звезд. На Венере же всегда пасмурно. Ее · атмосфера все время затянута белым облачным покровом. Его мы и видим , когда рассматриваем Венеру в теле­ скап. Поверхность же планеты оказывается недоступной для наблюдений: она скрывается за плотной облачной атмосферой. Облачный покров не дает возможности подметить какие­ либо детали на поверхности Венеры и по быстроте их перемещения установить продол­ жительность вращения этой планеты вокруг своей оси. Но так обстоит дело , если вести наблюдения Венеры оптическим путем , например глазом или при помощи фотографии. Теперь в распо­ ряжении ученых есть новый способ изучения небесных светил - рад иоастрономический. Оказывается , Венера сама испускает радио­ волны , которые изучают и измеряют при по­ мощи современных больших радиотелескопов. Если эти волны идут к нам от твердой поверх­ ности Венеры , то это означает , что поверхность D:I.
ЧТО МЫ ЗНАЕМ О ВСЕЛЕННОИ планеты очень горячая, что температура на ней все время - н днем и ночью - держится на уровне около 300°. Если это так, то на всей Венере под слоем туч и облаков расстилается жаркая пустыня, примерно такая же, как и на обращенной к Солнцу стороне Меркурия. Но возможно и другое. Радиоволны могут зарож­ даться в верхних слоях атмосферы Венеры , и тогда судить по ним о температуре поверхно­ сти планеты нельзя. Есть еще один способ использовать радио для изучения светил. Это - радиолокация. Наблюдения Венеры при помощи радиоло­ кации были проведены весной 1961 г. Академи­ ей наук СССР. Они показали, что поверхность Венеры отражает радиоволны в одних местах сильнее, а в других - слабее. Это значит, что природа поверхности Венеры не везде одинаков'а. При помощи рад иоастрономических наблюдений удалось установить, что продолжительность оборота Венеры вокруг оси· составляет не менее 200 суток. Исследование планет при помощи радиоволн­ дело еще новое. Несомненно, что со временем оно позволит подробно изучить мир Венеры. Пока же мы не знаем, какие физические усло­ вия существуют на Венере, может ли там существовать жизнь, не знаем и еще многого об этой интересной планете. Зеи..�JЯ. После Венеры по степени отдаленности от Солнца идет Земля. На этой планете живем мы с вами, и для ее изучения не нужно прибегать к телескопам. Поэтому природа Земли изучает­ ся и описывается не астрономами, а географами. Тем не менее Земля - тоже цебесное светило. Какой же она выглядела бы для наблюдателя, находящегося на другом небесном теле? Если смотреть с Луны, Земля будет казаться большим диском, который по поперечнику будет почти в 4 раза больше лунного диска, рассмат­ риваемого с Земли. Ведь действительный, или линейный, диаметр Земли почти в 4 раза больше диаметра Луны. Земля для лунного наблюдателя проходит такую же смену фаз, какую мы знаем для Луны. Иначе и быть не может, поскольку ночная сто­ рона земногQ шара темная, а дневная- свет­ лая. По времени «земные фазы» точно проти­ воположны лунным. Когда мы любуемся пол­ ной Луной , к Луне бывает обращена темная 92 половина Земли , т. е. наступает момент «ново­ земелия». Когда у нас новолуние , на Луне на­ ступает «полноземелие» , и Земля с Луны видна как полностью освещенный диск. Когда осве­ щенная Солнцем часть Луны видна нам как узкий серп, остальная часть лунного диска также слегка светится. Это называется пепель­ ным светом. Свет полной Земли на Луне при- . близительно в 100 раз сильнее, чем лунный свет у нас. В том, что это так, можно убедиться, измеряя яркость пепельного света на Луне, который как раз и получается за счет освеще­ ния Землей темной стороны лунного шара. Такая сила земного освещения обусловлена двумя причинами: во-первых, Земля крупнее и потому ее диск по площади в 14 раз больше лунного; во-вторых, Земля лучше отражает солнечные лучи , так как имеет более светлую окраску. Это в свою очередь происходит оттого, что на Земле есть воздух, и притом с белыми облаками, а на Луне нет никакой атмосферы. . Если смотреть на Землю с Луны, то она бу­ дет совсем не похожа на те глобусы, к которым мы привыкли в школе. Вместо очертаний мате­ риков и океанов, которые так пестро раскра­ шены на глобусах, больше половины диска Зем­ ли будет занято причудливым и изменчивым узором каких-то белых пятен. Эти пятна не что иное , как облака и тучи , закрывающие от постороннего взора расположенную под ними · поверхность. В промежутках между ними мож­ но разглядеть очертания берегов океанов, контуры пустынь , лесов и особенно снегов, однако все это будет видно не очень ясно из-за голубой воздушной дымки. Эта дымка хорошо известна всем, кто с возвышенности любовался далями, кому случалось летать на больших высотах. Вот это воздушно-облачное одеяние и является причиной того, что Земля отражает в пространство 40-50 % падающих на нее солнечных лучей, в то время как Луна отражает их менее 7 % . На Луне пока никто еще не побывал и на Землю с нее не смотрел. Поэтому и вид земного шара с Луны ученые определяют на основании разных косвенных данных. Однако эти данные оказываются совершенно правильными: когда первый космонавт - Юрий Гагарин, совершая свой первый в истории космический рейс, по­ смотрел на Землю с космического корабля , то он увидел ее именно такой, как предполага­ ли ученые. А второй космонавт - Герман Титов привез из своего космического путеше­ ствия замечательные цветные снимки. По ним
можно представитh себе , как выглядит наша планета из космического пространства. Если смотреть на Землю с Венеры или Марса , то она будет казаться очень яркой звездой чуть­ чуть голубоватого оттенка. Недалеко от нее не­ вооруженным глазом можно будет разглядеть (в виде слабой звездочки) Луну. �(Красная авеада>> - Марс Ближайший сосед Земли со стороны , проти­ воположной Солнцу , замечателен своим крас­ ным цветом , напоминающим огонь. Вероятно , за этот цвет древние римляне и дали планете имя бога войны Марса. Марс удален от Солнца на 227 ,7 млн. км. Весь свой путь вокруг Солнца Марс проходит за 687 суток, или за 1 земной год и 101;2 мес�цев. Поскольку· Марс и Земля движутся в .одну и ту же сторону , Земля через каждые 2 года и 50 дней обгоняет Марс; в это время Марс и Земля находятся по одну сторону от Солнца , прибли­ зительно на одной прямой линии. Такое поло­ жение Mapc:i по отношению- к Земле астрономы называют противостоянием. Планеты движутся вокруг Солнца не по окружностнм , а по эллипсам. Поэтому рас­ стояние между путями Марса и Земли не везде одинаково. Если противостеяние случается там , где эти пути сходятся всего ближе , то от Земли до Марса в это время всего 55 млн. 1<:м. Такое п'ротивостояние называется великим: оно по­ вторяется каждые 15-17 лет. Во время противо­ стояния Марс сияет на небе всю ночь в виде очень яркой звезды огненного цвета. Тогда он наиболее удобен для наблюдений. По удаленности от Земли Марс занимает третье место после Луны и Венеры. Когда Марс бывает от Земли сравнительно недалеко, его хорошо можно рассмотреть в теле­ скоп. Правда , диаметр Марса невелик, почти вдвое меньше диаметра Земли , но в телескоп он выглядит довольно крупным диском. Боль­ шая часть поверхности Марса покрыта пятна­ ми желтого или красноватого цвета. Такие пятна на Марсе называют материками. На фоне мате­ риков легко можно заметить узор из каких-то темных пятен , которые когда-то называли мо­ рями. Правда , потом выяснилось, что на самом деле это совсем не моря: воды в них нет. Но наз­ вания «моря» и «заливы» на картах Марса остались , только их теперь понимают rак же условно , как и «моря» на Луне. ПЛАНЕТЫ СОЛНЕЧНОИ СИСТЕМЫ 1961 r ,'О.., ,. . -·-�/:> �i.. .. .. . �� / " •/ '".. . ЗЕ"1 81 9581. t96Зr1. �у .. .. .. . �� \ , '• . ' //tfи/\\ \�\��. , �) .t965r 8\ , "''1' , 819560 ' " / '\.".. .. __.. .. . , / 19� ---8�r. Схема распоJtожен ня ЗемJtн и Марса при раэJtичн ых противостоян иях. Если следить за Марсом всю ночь , то будет видно , как темные пятна «морей» на одной сто­ роне появляютсн из-за края диска , а на другой скрываются за его краем. Это значит , что Мар с вращается вокруг своей оси , совсем как наш земной шар. Значит , на нем , как и у нас , бывает смена дня и ночи. Даже продолжительность суток на Марсе почти такая же , как и па Земле: 24 часа 37 минут. Наклон оси Марса такой же , как и у зем­ ной оси. Из-за наклона земной оси у нас бывает смена времен года. Значит , на Марсе тоже бы­ вают весна , лето , осень , зима. Можем ли мы увицеть на Марсе что-ни ­ будь такое , что подтверждало бы эту смену тепла и холода? Да , можем. ' На Марсе , как и на Земле , два полюса: се­ верный и южный. Когда на одном полюсе лето , то на другом зима. Если смотреть даже в не­ большой телескоп на тот полюс Марса , на кото­ ром зима. , то будет видно , что вся местность там занята каким-то белым покровом. Но вот наступает весна. И тут на наших гла­ зах белый покров начинает разрушаться, как бы таять. Края его быстро подвигаются к по­ люсу , освобождая скрытую под ним темную по­ верхность. Это разрушение белого покрова продолжается все лето , и к осени его остается совсем немного , у самого полюса. А с осени белый покров опять разрастается и надвигает­ ся на окружающие местности. Что же это за светлое вещество , которое появляется с осенними холодами и ун ичтожает­ ся весенним теплом? Очень может быть, что 93
ЧТО МЫ ЗНАЕМ О ВСЕЛЕННОЙ: это снег. Ведь и на Земле белый снеговой покров каждую осень распространяется все дальше к экватору , а весной тает и уменьшается. Прав­ да , на Марсе холоднее , чем на Земле: Марс от Солнца дальше , и потому солнечные лучи там светят и греют в 21/2 раза слабее , чем у нас. Поэтому даже на экваторе , в самой жаркой зоне Марса , в полдень почва нагревается только ДО 10-20° тепла , а по ночам всегда бывают очень сильные морозы. Зимой на Марсе температура доходит до 60-70° ниже нуля. Но там , где Солнце летом совсем не заходит и царит непрерывный лет­ ний день , подолгу бывает тепло , температура колеблется от О до 10° тепла. Если верно , что на Марсе появляется и про­ падает снег , то из этого следует , что на нем есть вода и атмосфера. В последней водяные пары переносятся в разные стороны и осаждаются в виде снега и инея. Однако несомненно, что воды на Марсе очень немного , не больше, чем в Ладожском озере. И атмосфера на Марсе совсем не такая , как у нас. Над каждым участком его поверхности воздуха во много раз меньше , чем на Земле , и потому воздух там очень разрежен­ ный , примерно такой , как в нашей атмосфере на больших высотах. Кроме того , в атмосфере Марса , несмотря на самые тщательные поиски , не удалось обнару­ жить никаких признаков присутствия водяного пара и кислорода во сколько-нибудь значитель­ ных количествах. "Установлено , что если эти газы и имеются на Марсе , то их там долж­ но быть по крайней мере в 1000 раз меньше , чем в земной атмосфере. Поэтому многие уче­ ные считают , что полярные шапки - вовсе не снег , а покровы из тумана и облаков , завола­ кивающие полярные области на Марсе во время холодной зимы. Зато в атмосфере Марса обнаружен углекис­ лый газ. Вероятно , атмосфера Марса в основ­ ном состоит из смеси углекислог , огазаи азота. На Земле почти повсюду есть жизнь. С тех пор как Коперник доказал , что планеты - это далекие «земли» , ученых не переставал волновать вопрос: есть ли на них какая-нибудь жизнь? Ведь законы природы везде одни и те же. Поэтому раз на Земле возникли живые существа , то и на других планетах они тоже мог­ ли возникнуть , если только там имеются для этого подходящие условия: атмосфера, содержа­ щая кислород , вода , подходящая температура , т. е. должно быть не слишком жарко и не слишком холодно. 94 На Луне жить нельзя , потому что. там нет ни воздуха , ни воды. По той же причине не может быть жизни и на Меркурии. О природе Венеры мы еще слишком мало знаем. Другое дело - Марс. Мы видим многое из того , что на нем делается , и нам известно , что на нем есть и вода , и воздух и временами бывает достаточно тепло. Правда , ни люди , ни наши звери не могли бы там жить: они задохнулись бы в разреженной , лишенной кис­ лорода , атмосфере. Вряд ли могли бы там расти и наши земные растения. Но это не значит , что на Марсе совсем не может быть жизни. Ведь живые существа приспособляются к существую­ щим условиям. На Земле они приспособле­ ны к плотной , теплой и влажной атмосфере. На Марсе , возможно , существуют какие-то свои виды растений , которые столь же хорошо при­ способлены к разреженной , прохладной и су­ хой атмосфере. Все эти соображения , конечно , правильны. Но можно ли их подтвердить практически наблюдениями Марса? Вид и цвет тех темных пространств на Марсе, которые когда-то по ошибке называли «моря ми», значительно меняются с врем енами года. Весной они темнеют и из рыжеватых становятся темно­ коричневыми или серыми , а осенью опять свет ­ леют. Эти изменения окраск и многие ученые объясняют появлением и исчезновением какой-то растительности , например мхов или лишайников , способных переносить особенности сурового кли­ мата Марса. - и это все?- разочарованно спросит чита­ тель. - Трава , мох , лишайники - мы ждали не этого. Мы слышали про каналы, города и про разумных обитателей на Марсе. Где же это? Да , действительно , на Марсе видны какие­ то узкие длинные полосы, они очень ровные и правильные. Поэтому прежде, когда еще не были известны ни климат Марса, ни состав его атмосферы , некоторые ученые высказывали предположение , что это какие-то искусствен­ ные сооружения , нечто вроде грандиозных оро­ сительных каналов , построенных разумными жителями Марса. Полагали также , что это широкие полосы растительности , которые тя­ нутся по берегам невидимого нам узкого канала. Однако в настоящее время ученые считают, что никаких разумных существ на Марсе нет, а каналы , если они существуют , вовсе не искус­ ственные сооружения. Существует мнение, что никаких каналов на Марее вообще нет, а есть лишь цепочки
из темных пятен , которые при наблюдении сли­ ваются и производят впечатление прямолиней­ ных каналов. Пока еще природа Марса и воп­ рос о возможности жизни на нем изучены не­ достаточно. Мы знаем , что у Земли есть спутник - Луна. У Меркурия и Венеры спутников нет. Зато у Марса целых две «луны»- два крошеч­ ных спутника. Их назвали Фобос и Деймос , что по-гречески значит «страх» и «ужас». Один из них имеет поперечник 16 км, другой - лишь 8 км. От Фобоса до Марса всего только 9500 км, а от Деймоса - 23 500 км. Время оборота Фобоса вонруг Марса - 7 часов 39 ми­ нут. Этот спутнин , наперенор всем другим све­ тилам , восходит на западе и движется по небо­ своду I< востону , подобно иснусственным спут­ никам Земли. Это объясняется тем , что он обра­ щается · вокруг Марса быстрее , чем сам Марс совершает оборот вокруг своей оси. Деймос обращается вокруг Марса за 16 часов. Нееколь­ ко лет назад было высказано мнение , что спут­ ники Марса - искусственные небесные тела , запущенные несколько сот миллионов лет назад , когда природа Марса была иной и там жили высокоразумные существа. Ученые не согласились с этим мнением , так как никаки­ ми научными соображениями оно не подтвер­ ждается. П.� � аиета-гигант - Юпитер Юпитер - самая крупная из всех планет солнечной системы. Он находится от Солнца на расстоянии 777 ,6 млн. км, или более чем в 5 раз дальше , чем Земля. Свой путь вокруг Солнца Юпитер проходит почти за 12 земных лет. Диаметр Юпитера в 11 раз больше диаметра Земли , а по объему из Юпитера можно было бы сделать 1312 таких шаров , как Земля. Но , обла­ дая такими огромными размерами, Юпитер по массе только в 317 раз больше Земли. Это Юпитер со своими крупными спутниквми. ПЛАНЕТЫ СОЛНЕЧНОИ СИСТЕМЫ значит , что Юпитер состоит совсем не из такого вещества , как Земля. Наш земной шар сложен из тяжелых каменных пород. а в его центре некоторые ученые предполагают ядро из еще боJ1ее тяжелых веществ - металлов. Юпитер имеет другое строение: в среднем его вещество немногим тяжелее воды. В те месяцы, когда Юпитер бывает виден, его легко найти на небе , потому что он светит ярче всех других звезд и планет , кроме Венеры. По блеску Юrтитер занимает на небе четвертое место - после Солнца , Луны и Венеры. Толыю Марс способен давать такой же сильный свет, но лишь в редкие дни наибольших сближений его с Землей. Если посмотреть на Юпитер в небольшую зрительную трубу , то можно увидеть замеча­ тельную картину: возле яркого шара планеты видны четыре звездочки. Это самые большие спутники Юпитера. Они каждый день бывают расположены по-разному: то два справа , два слева; то три с одной стороны , а один - с дру­ гой; то все четыре расположатся цепочкой по одну сторону от Юпитера. А бывает 11 так, что какой-нибудь из спутников спрячется за шар Юпитера , или станет перед ним и исчезнет на его фоне , либо попадет в тень от Юпи­ тера - произойдет затмение данного спутника Юпитера. Во всех этих случаях спутник ста­ новится невидимым. Эги четыре спутника Юпитера очень круп­ ные , их диаметры составляют от :юоо до 50 70 км, два из них размером больше , чем Меркурий, но несколько меньше его по массе. Кроме того, у Юпитера есть еще 8 'мелких спутников , кото­ рые можно увидеть только в сильные теле­ скопы. Таким образом , всего у Юпитера 1i спутников и все это обширное семейство движется вместе с самим Юпитером вокруг Солнца. Но что же представляет собой сам Юпитер? Если рассматривать его в телескоп , то сразу бросается в глаза некруглая форма этой пла­ неты. Другие небесные тела - Меркурий, Венера , Земля , Луна - имеют малое сжатие
ЧТО МЫ ЗНАЕМ О ВСЕЛЕННОЙ у полюсов. У Юпитера сжатие, или сплюсну­ тость, у полюсов значительно больше. Легко разглядеть еще, что Юпитер поло­ сатый; на его округлом. но заметно растяну­ том диске виден ряд чередующихся светлых и темных полос, которые каждый год распола­ гаются по-разному. Значит, это не горы , не океаны и не суша , а всего-навсего длинные ряды облаков и туч разной окраски. В этом отношении Юпитер похож на Венеру: все , что мы видим на нем, - это сплошной воздушно­ облачный покров, который скрывает от наше­ го взора то , что находится под ним. Разница в том , что на Венере этот покров гладкий , ровный, однородный , а на Юпитере он пятни­ стый, разноцветный. Движение облаков позволяет легко и просто установить , как и с какой скоростью вращает­ ся Юпитер. Каждое пятно, каждое облачко Jta ·его диске постепенно передвигается от одного края к другому. Это значит, что Юпитер вращается вокруг своей. оеи. Вращение его очень быстрое. Установлено, что сутки на нем длятся всего 9 часов 50 минут. Таким быст­ рым вращением объясняется большое поляр­ ное сжатие Юпитера. Ученых давно занимал вопрос о химическом составе клубящейся тучами и облаками мощ­ ной атмосферы Юпитера. Оказалось , что в ней нет ни кислорода , ни водяных паров , ни угле­ кислоты - словом, ничего того , что входит в состав нашей земной атмосферы. Зато там Изменен ия облаков на Юпитере. 96 оказалось большое количество газа, • называ­ емого метаном. Это тот газ, который весело горит. синими огоньками в наших газовых пли­ тах. Кроме того , там есть аммиак, многим знакомый по резкому запаху нашатырного спирта. Из-за огромного расстояния Юпитера от Солнца температура его атмосферы около 140° ниже нуля. Юпитер по всем своим свойствам так не по­ хож на нашу Землю, что очень трудно разо­ браться в его своеобразной природе. Есть пред­ положение , что ядро его состоит из сильно сжатых газов. По1 1 анета с коо1 1 ьцои - Сатурн Сатурн с его кольцом - самая удивитель­ ная планета в солнечной системе. Подобно тому как поля окружают шляпу, экватор этой планеты окружает широкое , совершенно плоское кольцо. Оно расположено наклонно к тому круrу, по которому Сатурн обходит Солнце за 291/2 земных лет. Поэтому в за­ висимости от положения Сатурна на его пу­ ти кольцо поворачивается к нам то одной стороной , то другой. Каждые 15 лет оно рас­ полагается к нам ребром , и тогда его нельзя разглядеть даже в самые сильные телескопы , а это значит , что кольцо очень тонкое: его толщина не более 10-15 км . Знаменитый астроном Га- · лилей в 1610 г. обнаружил, что Сатурн чем-то окружен. Но его телескоп был слишком слаб, и потому Галилей не смог ра­ зобрать , что именно он видит около Сатурна. Только полвека спустя голландскому ученому Гюйгенсу удалось выяснить ,что это плоское кольцо , которое окружает планету и нигде с ней не соприкасается. · Изучение Сатурна при помо­ щи более совершенных телеско­ пов показало , что кольцо раз­ деляется на три части , состав­ .ляющие как бы три независи­ мых кольца , вложенных одно в другое. Внешнее кольцо отде­ ляется от среднего темным про­ межутком-узкой черной щелью. 1 Ппанеты Марс и Сатурн. На оборот е: Комета Донати. -·
Иамененне вида кольца Сатурна. Среднее кольцо ярче внешнего. Изнутри к нему примыкает полупрозрачное, как бы туманное, третье кольцо. Что же представляют собой эти замечатель­ ные кольца? Может быть, это действительно твердые и гладкие площадки? Нет, это не так. Ученые доказали, что сплошное и твердое кольцо такого размера существовать не может: оно было бы мгновенно разрушено под влияни­ ем неодинаковой силы притяжения Сатур­ ном разных его частей. Выдающийся русский астрофизик А. А . Белопольский тщательными наблюдениями Сатурна подтвердил, что кольцо действительно не сплошное. Скорость движения в разных частях кольца оказалась различной. Это значит, что кольца Сатурна состоят из мел­ ких обломков, каждый из которых обращается •7д.э.т.2 ПЛАНЕТЫ СОЛНЕЧНОИ СИСТЕМЫ вокруг планеты с такой скоростью, какую имел бы спутник планеты, находящийся на таком же расстоянии. Каждый такой обломок .:_ как бы независимый спутник, сам по себе обра­ щающийся вокруг Сатурна. Что же представляют собой эти облом1ш? Это, вероятно, камни разного размера: от не­ скольких сантиметров до метра в поперечнике, но, возможно, в кольцах есть и пыль. Кроме колец, вокруг Сатурна движутся девять спут­ ников. Из них один - Титан - по размерам почти равен Меркурию и немного уступает ему по массе. Другие спутники имеют разные размеры. Но все они значительно меньше Титана. Сатурн во многом напоминает своего соб­ рата - Юпитера. Многие странные, на наш взгляд, особенности Юпитера выражены у Са­ турна еще более резко. Например, он сжат у полюсов еще сильнее и состоит из вещества, в среднем менее плотного, чем вода. Сатурн, как и Юпитер, окружен сплошным облачным покровом, но только эта туманная пелена на нем менее пестрая. Полосы и пятна на Сатурне хотя и есть, но они выделяются не так резко, как на диске Юпитера. Атмосфера Сатурна имеет тот же состав, что и Юпитера: в ней содержатся метан и аммиак. От Солнца Сатурн удален на 1425,6 млн. км, и солнечные лучи на нем греют в 90 раз слабее, чем на Земле, и в 31/2 раза слабее, чем на Юпи­ тере. Понятно, что и мороз там очень сильный­ он доходит до 150°. Сутки на Сатурне длятся 10 часов 14 минут. 0.J J �веты Уран, Нептун и П.J J утон Даже в XVIII в. планетная система была из­ вестна только до Сатурна. Но уже тогда пред­ полагали, что список планет Сатурном не окан­ чивается и существуют еще более далекие пла­ неты, которые невооруженным глазом увидеть нельзя. Это мнение блестяще подтвердилось, ког­ да в 1781 г. английский астроном Гершель, наблюдая звезды в телескоп, заметил новое светило, которому, судя по звездной карте, быть тут не полагалось. Понаблюдав за этим светилом несколько дней, Гершель увидел, что оно перемещается среди звезд и, значит, пред­ ставляет собой планету. Оказалось, что эта пданета обращается во­ круг Солнца на расстоянии 2868 млн. км 97
ЧТО МЫ ЗНАЕМ О ВСЕЛЕННОЙ и совершает полный оборот за 84 года. Новой планете дали имя Уран. Со временем у нее нашли пять спутников. Наблюдая Уран, ученые обнаружили в его движении некоторые неправильности. Они мог­ ли происхо;�ить только от существования какой­ то еще более удаленной планеты. Эта неведомая планета своим притяжением немного сдвигает Уран с того пути, по которому он обращался бы под действием притяжения Солнца и изве­ стных уже планет. В то время большого совершенства уже достиг раздел астрономии, называемый небес­ ной механикой. Способы расчета, которыми пользуются уче­ ные в небесной механике, позволяют точно определять возмущения, т. е . отклонения в движении какой-нибудь планеты, возникаю�ие под влиянием притяжения ее соседними пла­ нетами. Обычно в небесной механике приходится вычислять возмущения· по уже известному рас­ положению других планет. При изучении дви­ жения Урана нужно было решить обратную задачу: зная возмущения, найти место вызы­ вающей их неизвестной планеты. Эту трудную задачу решили в 1845-1846 гг. французский астроном Леверье и английсю1й ученый Адамс. Только одними расчетами, совсем не глядя на небо, они указали место на небе, где должна находиться неизвестная планета. И действи­ тельно. -когда на это место немецкий астроном Галле в 1846 г. направил телескоп, то обнару­ жил новую планету. Так была открыта восьмая планета солнечной системы - Нептун. У нее оказалось два спутника. Один из них - Три­ . тон - по размерам и массе близок к большим спутникам Юпитера и к Титану, крупнейшему спутнику Сатурна. Открытие Нептуна было великим торже­ ством науки: оно ясно показывало, что верны те за1юны движения и притяжения, которые отRрыл великий Ньютон и на которых осно­ ваны все расчеты, выполняемые в небесной механике. Со временем оказалось, что не все неправильности в движении Урана могут быть объяснены влиянием притяжения Нептуна.' Воз­ никло предположение о существовании в сол­ нечной системе планеты, еще более удаленной, чем Нептун. В 1930 г. удалось отыскать еще одну пла­ нету; она находится от Солнца почти в 40 раз дальше, чем Земля, и делает оборот вокруг Солнца почти за 250 лет. Это девятая планета солнечной системы - Плутон. Что же представляют собой эти столь уда­ ленные от Солнца планеты? Уран и Нептун очень похожи друг на друга. Оба они меньше Сатурна, но гораздо больше Земли. Оба заметно сжаты, хотя и не так сильно, как Сатурн. Их облачные атмосферы содержат метан. Что касается аммиака, то он там незаметен. Это объясняется тем, что при таком страшном холоде (минус 200° и ниже), который царит на этих планетах, аммиак уже не может оставаться газом: он замерзает и осаж­ дается вниз в виде белого вещества, похожего на снег. Плутон резко отличается от четырех гигант­ ских планет. Он гораздо меньше их: его масса примерно такая же, как масса Земли. От нас он так далек, что даже в самые сильные теле­ скопы выглядит звездой и рассмотреть ero поверхность пока невозможно. · Однако открытие Плутона не объясняет пол- . ностью все отклонения в движении Урана, а также и Нептуна. Есть основание полагать, что далеко за орбитой Плутона обращается вокруг Солнца еще планета с гораздо большей массой, чем Плутон. Хотя эта планета учеными еще и не открыта, ее условно назвали Транс­ плутоном. Мир вечного хоо1 1 ода, во вепо�воn теивоты 98 В популярных книгах пла­ нету Плутон иногда называют «царством ночи» . . (В греческой мифологии Плутон - бог подаем­ иого царстаа, где всегда царит беспросветная тьма.) Од11ако ата самая далекая на известных планет солнечной си­ стемы, пожаяуй, не заслуживает того, чтобы ее считали царством ночи. В самом деле, Плутон обра­ щается вокруг Солнца на расстоя­ нии, превышающем расстояние Земли от Солнца в 40 раа. Значит, Солнце освещает Плутон в 40', нли в 1800, раа слабее, чем Землю. Может быть, это и не так слабо? Солнце светит на Земле почти в 450 тыс. раа ярче, чем по лная Луна . Следовательно, Плутон по­ лучает от Солнца света а 281 (650 тыс.: 1800) раа больше, чем Земля от полной Луны. Плутон, бесспорно, мир веч­ ного холода, но неполной тем­ ноты.
ПЛАНЕТЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ ДАННЫЕ О ПР . ИРОДЕ ПЛАНЕТ Диаметр Плот- Объем Масса в иость по Освещен- в едини- в едии11- единицах отиоше- иость Соли- ЧИСJIО Планета• цах диа- В IШЛО- цах объ- массы нию к цем (по Атмосфера спутнн- метра метрах ема Земли Земл11 плотио- сравиеи11ю ков Земл11 сти воды с Землей) Меркурий 0,39 5000 0,06 0,04 3,8 7 Отсутствует Нет Венера 0,97 12 400 0,92 0,81 4,9 2 CпJJomь обJJачная Нет ЗемJJя 1,0 12 742 1,00 1,00 5,5 • НапоJJовину обJJач- 1 ная Марс 0,53 6770 О, 15 0,11 4,0 1/2 Разреженная, про- 2 зрачная Юпитер tt,O 139 560 1312 316,9 1,3 1/27 CпJJomь обJJачная 12 Сатурн 9,0 115 100 734 94,9 0,7 1/90 CпJJomь обJJачная 9 Уран 4,0 51 ООО 64 14,7 1,3 1/400 CпJJomь обJJачная 5 Нептун 3,9 50 000 60 17,2 1,6 1/900 CпJJomь обJJачная 2 ПJJутон ? ? ? 0,8? ? 1/1600 ? Нет i Пять пJJанет: Меркурий, Венера, Марс, Юш1тер, Сатурн - известны с глубокой древности. Уран открыт в 1781 г. В. ГepmeJJeм, Нептун - в 1846 г. И . ГaJJJJe на основании вычисJJен11й У. Леверье, ПJJy· тон - в 1930 г. американской обсерваторией имени ЛoвeJJJJa. ДАННЫЕ О ДВИЖЕНИИ И ВРАЩЕНИИ ПЛАНЕТ Средиее расстояи11е от Солица Продолжитель- ность обраще- Скорость дв11- и11я вокруr жеи11я по ор- Планета в ед11111щах со"11ца в аем- бите (к11ло- расстояи11я в МИЛЛllОИаХ НЫХ l'ОДаХ И метрGв в се- от Земл11 1шлометров сутках кунду) до Солнца Меркурий 0,387 57,9 88 суток 47,8 Венера 0,723 108,1 225 )) 35,О 3eMJJЯ 1,0 149,5 1,0 года 29,8 Марс 1,52 227,7 1,9 " 24,1 Юпитер 5,2 777,6 tt,9 )) 13,О Сатурн 9,5 1425,6 29,5 )) 9,6 Уран 19,2 2868,1 84,О 1) 6,8 Нептун 30,О 4494,1 164,8 )) 5,4 ПJJ)'TOH 39,5 5905,О 247,7 )) 4,7 Пер11од враще1111я вокруr оси в земиых С)'Тках н часах 88 суток свыше 200 суток? 1 сутки 24 часа 37 мин. 9 час. 50 мин. 10 час. 14 мин. 10 час. 42 мин. 15 час. 48 MllH. 6 суток 9 час.
ЧТО МЫ ЗНАЕМ О ВСЕЛЕННОЙ Пdанеты-ироmин Мы рассказали про планеты солнечной системы. Но 9 планет и 31 спутник, о которых шла речь, - это не все. В планетной системе есть еще великое множество очень небольших, но самостоятельных тел. Их называют малыми планетами или астероидами. 1 января 1801 г. итальянский астроном Пиацци нашел на небе маленькую звездочку, которая, как он установил, медленно пере­ двигалась среди звезд. Ясно, что это была неиз­ вестная до того планета. Когда определили ее путь, то оказалось, что он лежит между путями Марса и Юпитера,· т . е . в зоне сол­ нечной системы, казалось бы, давно изученной и хорошо знакомой. Удивительное это было открытие! Удивительно было и то, что новая планета, которую назвали Церерой, была так мало заметна: ведь она ближе Юпитера и не­ многим дальше Марса! Лриходилось сделать вывод, что это какое-то небольшое небесное тело. Ученым снова пришлось удивиться, когда через год, в 1802 г., нашли еще одну планету - Палладу, путь которой тоже проходил между орбитами Марса и Юпитера. В 1804 г. там же обнаружили третью планету -Юнону, в 1807 г. четвертую - Весту. Итак, оказалось, что меж­ ду путями Марса и Юпитера движется несколь­ ко маленьких небесных тел. Позднее, начиная с конца первой половины XIX в., малые планеты стали открывать все в большем числе. Находки: стали особенно частыми, nосле того как для поисков применили фотографию. Очень много планет открыто уже в ХХ в. на Симеизской обсерватории (в Кры­ му). Работавшие здесь астрономы С. И . Беляв­ с1шй и Г. Н. Неуймин нашли около сотни но­ вых малых планет. Теперь таких планет изве­ стно более 1600. Немало надо потрудиться, чтобы изучить такое множество небесных тел. Ведь для каж­ дой планеты нужно определить ее путь, рас­ стояние от Солнца, время оборота вокруг Солн­ ца. Нужно на каждый год вычислить поло­ жение малой планеты на небе, чтобы астрономы могли снова найти ее и сфотографировать. Этим важным делом в Советском Союзе занимается Институт ·теоретической астрономии Академии наук СССР в Ленинграде. БОльшую часть ра­ боты там выполняют сложные электронные вы­ числительные машины. У каждой малой планеты, для которой опре­ делена орбита, есть свой номер и название. 100 Орбиты некоторых астероидов. Вначале, пока астероидов знали немного, их, как и большие планеты, называли именами богов или богинь из древнеримских мифов. Потом таких имен не хватило, и теперь асте­ роиды называют обычными женскими именами, а также именами городов, стран 11 ученых. Так, среди планет есть Анна и Вера, Москва и Казань, Армения и Италия, Коперник и Ньютон. Есть rrланета, названная Влади­ леной в честь В. И . Ленина. Не все малые планеты движутся все время между Марсом и Юпитером. Некоторые пере­ секают орбиту Марса и даже орбиты более близких к Солнцу планет. Малая планета Сравните.чьные размеры самых крупных астероидов, если их поместить н а территории СССР.
.No 1566 - Икар - подходит иногда к Солн­ цу даже ближе, чем Меркурий. Самая крупная из малых планет - Цере­ ра - имеет поперечник 770 км, самые мелкие­ неправилъные глыбы диаметром около 1 км. Наша · планетная система - не единствен­ ная. В бесконечной Вселенной есть много дру­ гих звезд, окруженных планетами, которые при помощи современных телескопов мы еще не можем непосредственно наблюдать. Но неда­ леко то время, когда человечество овладеет такими мощными средствами наблюдения, что его взору откроются многие другие планетные миры. • КОМЕТЫ Кометы принадлежат к числу наиболее кра­ сивых небесных тел. Появление на небе яркой кометы сразу привл�кает к себе всеобщее вни­ мание. Светлые туманные оболочки, окружа­ ющие небольшое ядро, длинный хвост, тяну­ щийся иногда на полнеба, быстрое движение среди звезд - все это делает комету непохожей на остальные небесные свети.;1а. Необычный вид комет и неожиданность их появления на небе служили в течение многих веков источ­ ником всевозможных суеверий. Астрономы и поныне, как правило, не могут предсказывать появление на небе ярких комет. Это объясняется особенностями движения и строения комет. Подавляющее большинство комет движется вокруг Солнца по огромным, сильно вытянутым путям, уходящим в сотни и тысячи раз дальше орбит наиболее далеких от Солнца планет. Один оборот по такой орбите длится многие тысячи и даже миллионы лет. Кометы холодные, не самосветящиеся тела; они начинают светиться и становятся види­ мыми только тогда, когда подходят близко к Солнцу. От одного их приближения к Солнцу до следующего проходят тысячелетия. Следо- КОМЕТЫ вательно, кометы, которые будут наблюдаться в ближайшие годы, предстанут перед глазами астрономов впервые - раньше они появлялись так давно, что даже в древнейших летописях нельзя найти о них никаких сведений. Поэтому нет ничего удивительного в том, что астрономы не могут предсказать их появление. Исключение составляют сравнительно не­ многочисленные короткопериодические кометы. Они возвращаются к Солнцу через несколько лет или несколько десятков лет. Астрономами уже открыто пколо 100 таких комет. Для поло­ вины из них хорошо изучены орбиты, и по­ явление их предсказывается с большой точ­ ностью. К сожалению, почти все такие ко­ меты слабые, и их не видно невооруженным глазом. Приближающаяся к Солнцу комета, если ее удается заметить еще на большом расстоя­ нии от него, имеет вид слабого туманного округ­ лого пятнышка. Середина его ярче краев, и за­ частую там бывает видно звездообразное ядро. Ядро и окружающие его оболочки составляют голову кометы. Постепенно яркость rюметы возрастает, и наконец появляется небольшой туманный хвост; он всегда направлен прочь от Солнца. По мере приближения кометы к Солнцу яркость и длина ее хвоста увеличиваются, а .когда комета бывает ближе всего к Солн­ цу, хвост достигает наибольших размеров. При удалении кометы от Солнца хвост по ­ степенно сокращается, комета снова превра­ щается в слабое туманное пятныш.ко и на.конец делается совсем невиДимой. Яркость хвоста кометы всегда меньше яр.ко­ сти ее головы, и потому у слабых комет хвост иногда совсем не удается заметить. Вследствие малой яркости и туманного вида кометы лучше фотографировать, чем наблю­ дать в телескопы, даже в большие. Большин­ ство комет открывается в настоящее время по фотографиям. Тем не менее и поныне бывают случаи, когда кометы открывают даже при наблюдении неба невооруженным глазом. Астронои, видевший два появеJiения коиеты ГaeJieJieя Когда в 18�6 г. Jlеверье закончн.1 1 свои вычисления д.1 1 я отыскания но­ вой планеты Нептун, о своих ре­ ау.1 1 ьтатах он сообщи.1 1 Берлинской обсерватории, располагавшей .1 1 уч­ mими картами соответствующей обла­ сти неба. В первый же вечер поме по.1 1 у- чення данных Jlеверье астроном Иоганн Га.1 1 .1 1 е обнаружи.1 1 Нептуна там, где он и должен бы.1 1 быть по вычислениям Jlеверье. Иоганн Га.1 1 .1 1 е.. .., самый до.1 1 го.1 1 ет­ ннй астроном-профессиона.1 1 (1812- 1910). Он прожи.1 1 98.1 1 етибы.1 1 единст­ венным астрономом, видевшим коме- ту Га.1 1 .1 1 ея при двух ее появ.1 1 ениях � в 1835 и 1910 гг. Самым до.1 1 го.1 1 етним русским аст­ рономом бы.1 1 Дмитрий Матвеевич Пе­ ревощиков (1788-1880)- профессор Московского университета, основа­ те.1 1 ь Московской обсерватории, поад­ нее академик. .10.1
ЧТО МЫ ЗНАЕМ О ВСЕЛЕННОИ Орбиты некоторых периодических комет. В 1939 г. два любителя астрономии из Мордов-, ской АССР - Ахмаров и Юрлов независимо друг от друга заметили невооруженным глазом новую комету, которая теперь лосит их имя. Знаменитым открывателем комет в наше время является чешский астроном · и геофизик А. Мркос - он открыл 15 комет. Как только открывается новая комета, об этом через Международное бюро астрономиче­ ских телеграмм извещаются все обсерватории земного шара. Это делается для того, чтобы не упустить комету в случае наступления пло­ хой погоды и как можно скорей сделать несколько измерений ее положения среди авезд. Измерения эти необходимы для вычисле­ ния орбиты и предвычисления дальнейшего движения кометы по небу. Все обсерватории оповещаются и тогда, когда появляется ранее уже известная периодическая комета, завер­ шившая очередной оборот по своей орбите и вновь приближающаяся к Солнцу. В прошлом, когда поиски новых комет про­ изводились путем наблюдений глазом в неболь­ шие телескопы с большим полем зрения, в так называемые кометоискатели, ожегодно ваблю- i02 далось в среднем 3-5 комет. В наше время благодаря широкому применению фотографии, позволившей наблюдать и слабые кометы, их обнаруж:Ивается в среднем приблизительно до 10 в год. При открытии кометы прежде всего вы­ числяют ее приближенную орбиту. Дальней­ шие измерения положения кометы среди звезд позволяют уточнить орбиту. Когда же комета скроется из виду, удаляясь от Солнца, какой­ либо астроном собирает со всех обсервато­ рий все точные наблюдения положения кометы и вычисляет «окончательную», . наиболее точную орбиту. Однако если комету удалось наблюдать лишь недолго и за это время она прошла малый отрезок своего пути, то даже и такая окончательная орбита может оказаться недостаточно точной. Неточное определение орбиты периодической кометы приводит к тому, что ее бывает трудно или даже невозможно найти при следующем появлении. Предвычисляя будущие появления перио­ дических комет, астрономы тщательно учиты­ вают отклонения в их движении, которые вызываются притяжением планет, Р первую очередь массивного Юпитера. Комету называют по фамилии человека, ее открывшего, либо, в редких случаях, по фа­ милии астронома, много ее изучавшего. Встре­ чаются и двойные и даже тройные названия у комет, которые были почти одновременно открыты несколькими наблюдателями, а также у некоторых утерянных и потом вновь откры­ тых периодических комет. Так, одна из комет 1957 г. носит название: комета Латышева - Вильда- Б эрнхема. Новейший сводный каталог кометных орбит, доведенный до конца 1960 г., содержит орбиты 566 различных комет. Самый короткий период - 2, 3 года - имеет комета Вильсона - Харринг­ тона. Она наблюдалась в 1949 г., а затем была утеряна. Комета Энке - Баклунда (названа так по фамилиям двух крупных ученых, изучавших ее сложное движение) с периодом в 3, 3 года наблюдается с 1786 г. и поныне. За это время она 55 раз возвращалась к Солнцу. У кометы Галлея, имеющей период около 76 лет, просле­ жены с помощью древних летописей все ее появ­ ления начиная с глубокой древности. Кометные орбиты, являющиеся огромными сильно вытянутыми эллипсами, наклонены к плоскости эклиптики1 под всевозможными i ПJюскость- эклиптики - плоскость земной· орби­ ты, вблизи которой расположены и орбиты других планет.
углами и вообще совершенно беспорядочно ориентированы в пространстве. Кометы, обла­ дающие такими орбитами, движутся среди пла­ нет по всевозможным направлениям. У перио­ дических комет, имеющих меньшие орбиты, движение более упорядоченное - у них начи­ нают преобладать движения в ту же сторону, в котору10 движутся планеты. Особенно упоря­ доченное движение у короткопериодических комет с периодами менее 10 лет. Они обра­ зуют так называемое кометное семейство Юпи­ тера. Все эти кометы имеют умеренно вытяну­ тые, малонаклоненные к эклиптике орбиты, и все они движутся вокруг Солнца в прямом направлении - как и планеты. Афелии (самые далекие от Солнца точки) их орбит лежат неда­ леко от орбиты Юпитера, и потому его притя­ жение оказывает особенно сильное влияние на их движение. Время от времени та или иная комета сбли­ жается с какой-либо массивной планетой и это приводит к резкому изменению ее орбиты. Если при этом перигелийное расстояние (расстоя­ ние, когда комета ближе всего к Солнцу) суще­ ственно увеличится, то комета может стать не­ доступной для наблюдения. С другой стороны, как показали расчеты, многие периодические кометы двигались раньше по своим орбитам с оольшим перигелийным расстоянием и были от­ крыты вскоре после того, как сближение с Юпи­ тером переве.ilо их на орбиты, приводящие их в окрестности Солнца. Поперечник головы кометы обычно состав­ ляет десятки и сотни тысяч километров, но, например, у кометы 1680 г. и у первой кометы. 1811 г. он превышал миллион километров, т. е .. был почти как поперечник Солнца. Яр­ кость хвоста кометы уменьшается постепен­ но, и потому длина видимой части хвоста - до того места, где он сливается с фоном неба, сильно зависит от черноты неба, применяемого· телескопа и других причин. Обычно длина хвоста составляет миллионы и десятки миллио­ нов километров. Но у яркой кометы 1680 г" имевшей гигантскую голову, хвост был виден на протяжении 300 млн. км, т. е . его длина была вдвое больше расстояния от Земли до Солнца. Наблюдения ярких комет уже давно поз­ волили накопить данные о хвостах. Они послу­ жили основой для изучения их природы. Еще Кеплер высказал правильную мысль, что обра­ зование кометных хвостов, направленных в сто­ рону от Солнца, обусловлено отталкиватель­ �ым действием Солнца на вещество, из которого СОСТОЯТ ЭТJ! ХВОСТЫ. 26 XI . 1909 13 11910 --+- -- --+- --� 2 111 13 1 1910 КОМЕТЫ Распопоженне орбиты кометы гаппея по отношению к орбите Земпн (указаны попоження кометы и ЗемJ1н на их орбитах в 1909-1910 rr.) . Изучая наблюдения хвостов различных ко­ мет, Ф. А . Бредихин в 70-х годах прошлого века обнаружил, что все кометы по величине отталкивательной силы Солнца, действующей в их хвостах, разделяются на три группы. Некоторые кометы, например яркие кометы 1811, 1843, 1874 гг" имели прямые хвосты, направленные почти прямо от Солнца (они лишь слегка отклонялись .в сторону, обратную движению кометы). в · редихин нашел, что на ча­ стицы, образующие эти хвосты, названные им хвостами 1 типа, действует отталкивательная сила Солнца, в десятки раз Превосходящая притяжение. Другие кометы, например комета Донати 1858 г" имели широкие хвосты, изогнутые в виде рога. В этих хвостах, названных хво­ стами 11 типа, отталкивательная сила прибли­ зите.пьно равна притяжению или раза в два больше. Наконец, встречаются хвосты 111 типа, обычно короткие и очень сильно отклоненные назад от прямой, соединяющей комету с Солн­ nем. На частицы этих хвостов действуют лишь · Три типа 11011етиы1: :.;востов по Ф. А. BpeдвDUI)'. :108
ЧТО МЫ ЗНАЕМ О ВСЕЛЕННОИ небольшие отталкивательные силы - от нич­ тожно малых до 1/4 - 1/3 силы притяжения. У ярких комет, которые в основном исследо­ вались Ф. А. Бредихиным , хвосты разных типов встречаются примерно одинаково часто. Больше того, многие из них имели одновременно по не­ скольку хвостов. У слабых комет, исследован­ ных советским астрономом С. В . Орловым (1880-1958), хвосты 1 типа встречаются чаще всего, а хвосты 11 и 111 типов - очень редко. Как показали спектроскопические наблю­ дения, свечение оболочек головы кометы и хвос­ та создается газовыми молекулами и пылью. Голова и хвост кометы совершенно прозрачны. Когда комета оказывается между Землей и ка­ кой-либо звездой, свет этой звезды доходит до нас без малейшего ослабления. Значит, газы и пыль в кометах чрезвычайно разреже­ ны. С этим хорошо согласуется и тот факт, что массы комет, несмотря на их огромные раз­ меры, во много раз превышающие размеры пла- Фотоrрафия кометы Юрлова - Ахмарова - Хасселя (1939) . Комета имела струйчатый хвост 1 типа . 104 нет, в миллиарды раз меньше планетных масс. Даже при тесных сближениях комет с неболь­ шимИ: планетами земной группы ни разу не уда­ лось заметить изменения движения планеты под действием притяжения кометьi. При измерении размеров яркого звездопо­ добного ядра, наблюдающегося у многих комет, оказалось, что его поперечник убывает по мере приближения кометы к Земле. Следовательно, это не настоящее ядро кометы, а просто цент­ ральный, более яркий сгусток газа и пыли. Тем не менее не подлежит сомнению, что в голове кометы должно иметься какое-то твердое веще­ ство - источник тех газов и пыли, которые определяют внешний вид и свечение комет. В 60-х годах прошлого столетия было обна­ ружено, что некоторые кометы и потоки мете­ орных частиц движутся по одним и тем же путям. После этого большинство астрономов, следуя идее итальянс1<ого астронома Джован­ ни Вирджинио С1<иапарелли (1835-1910), ста­ ли считать, что ядром �<ометы является до­ вольно плотный рой метеорных частиц, а рас­ пад ядра ведет 1< обра:юванию метеорного пото1<а. Связь метеорных пото1<ов с распадом �<омет наглядно подтверждалась обильнейши­ ми метеорными дождями, :Которые наблюдались в 1872 и 1885 гг" в дни, когда Земля пересе- 1<ала орбиту �<ометы Биэла. За нес1<оль1<0 десят­ I<ОR лет до этого �<омета Биэла разделилась на глазах у астрономов на две �<ометы, а затем и вовсе исчезла. О1<оло 1950 г. удалось устано­ вить, что ядра �<омет в основном являются срав­ нительно небольшими ледяными телами, состоя­ щими из замерзших газов. В них присутствуют всевозможные льды - и обычный водяной лед, и сухой лед из твердой угле1<ислоты, подобный тому, 1<оторым пользуются_ продавцы мороже­ ного, и многие другие льды. Поперечники 1<0- метных ядер бывают обычно от нескольких сотен метров до несколь1<их 1<илометров, и по­ тому ядра остаются невидимыми. Тела и частицы, 1<ружащиеся вокруг Солн­ ца во внутреннем районе планетной системы и непрерывно прогреваемые его лучами, состо­ ят из 1<аме:Нистых нелетучих веществ. Пред­ ставители та1<их тел - падающие на Землю метеориты. Но во внешних, холодных районах планетной системы, от1<уда 1<ак раз и приходят кометы, небольшие тела имеют ледяной состав. 1 Комета Брукса. На обороте: Иамеиеиие вида кометы Ареида­ Ро.паив при ее приближении к Солнцу (1957). Снимок­ сделан на народной обсерватории в r. Петержин (Чехос.поввкия) .
Когда ледяное кометное ядро приближается к Солнцу и начинает прогреваться его лучами, газы испаряются и прямо переходят из твер­ дого состояния в газообразное (подобно тому как испаряется, например, нафталин). Пока комета находится далеко от Солнца, газы испа­ ряются слабо, мы видим их лишь в окрест­ ностях ядра, где они плотнее, т. е. нам видна лишь голова кометы с ее туманными оболоч­ ками. Когда Же комета подходит ближе к Солн­ цу и испарение усиливается, то обычно ста­ новится виден разреженный поток газов, отго­ няемый прочь отталкивательным действием Солнца, или даже несколько таких потоков, т. е . одип или несколько хвостов кометы. Кроме замороженных газов, в кометном ядре имеются также нелетучие каменистые вещества. От них происходят пылиюш, а также более крупные частицы, которые покидают ядро, увлекаемые потоком испаряющихся га­ зов. Кометные ядра столь малы, что сила тяже­ сти на их поверхности в десятки тысяч раз меньше, чем на Земле. Поэтому даже слабый поток газов способен сдуть плотные частички размером до нескольких миллиметров и рых­ лые частички размером до нескольких санти­ метров. Сдутые частички имеют очень малые скорости по отношению к ядру и потому дви­ жутся по орбитам, очень близким к орбитам самой кометы. Одни из них опережают комету и уходят все дальше вперед, другие все боль­ ше и больше отстают. Через несколько оборотов получается поток частиц, распределенных вдоль всей орбиты кометы-родоначальницы. Это и есть процесс образования метеорного потока в результате распада кометного ядра. В то время как мелкие частицы сдуваются прочь, крупные остаются на поверхности ядра. Таким путем у периодических комет после нескольких приближений к Солнцу на поверх­ ности образуется корка, предохраняющая внут­ ренние части от нагревания и заме;тяющая испарение льдов. Без такой предохранитель­ ной корки комета Энке не могла бы выдержать более 50 возвращений к Солнцу, при каждом из которых она подходит к нему на расстояние в 3 раза меньшее, чем расстояние от Земли до Солнца. Тем не менее каждое приближение кометы к Солнцу сопровождается невосполняе­ мой потерей газов, и раньше или позже комета, приближающаяся к Солнцу, должна исчерпать свой запас газов и ра�пасться. Чем короче период обращения кометы, тем чаще она воз­ вращается к Солнцу, тем быстре е протекает процес с ее . разрушения. КОМЕТЫ Фотография яркой кометы 19'8 r., имевшей хвост 11 типа. Комета быпа открыта вбnи3и Солнца во время попиоrо соп­ иечиоrо затмения. Если бы комета просто отражала солнеч­ ные лучи, то при изменении ее расстояния от ,Солнца суммарный блеск ее изменялся бы обратно пропорционально квадрату расстоя­ ния. На самом деле свечение определяется газами, находящимися в голове, и зависит от их количества. В сво19 очередь количество газов зависит от скорости их выделения из ядра, а эта скорость - от температуры ядра, определяемой расстоянием кометы от Солнца. Поэтому получается, что суммарный блеск ко­ меты возрастает при ее приближении к Солнцу гораздо быстрее, чем по закону обратных квад­ ратов расстояний. Суммарный блеск возрастает в 15-20 раз при приближении к Солнцу в 2 раза. И наоборот, при увеличении расстоя­ ния блеск столь жо быстро убывает. Свечение газов в кометах � это переизлу­ чение солнечного света. Причем переизлуча­ ются лишь лучи определенных длин волн, характерных для данной молекулы. :105
что мы ЗНАЕМ о в.с�ЛЕННОИ Как показывает излучение спектров;· почти у всех комет излучения головы порождаются нейтральными молекулами, состоящими из двух или трех атомов. Главное свечение дают моле­ нулы С 2 • Их излучения лежат в видимой обла­ сти спектра, в том числе и в зеленой ·части, к которой глаз особенно чувствителен. Применение фотографии к изучению комет­ ных спектров позволило обнаружить в кометах многочисленные молекулы ядовитого газа циа­ на (CN). Излученit:е их лежит в невидимой ультрафиолетовой части спектра. Когда уда­ лось глубже изучить ультрафиолетовые лучи, были открыты излучения молекул ОН (гидро­ ксил) и NH. С появлением фотопластинок, чувствительных к красным лучам, были обна­ ружены излучения молекулы NH 2 • Наблю­ даются также слабые излучения трехатомной молекулы углерода (С3) и углеводородной моле- 1·:улы (СП). · В головах комет, подходящих близко к Солнцу, нроме излучений перечисленных Фотография кометы Мркоса (1957). виден струйчатый хвост 1 т1ша (вда11и от rо11овы он приобретает можную структуру) и раамытый хвост 11 типа. 100 выше 7 моленул, появляются также излучения атомов некоторых мета.'lлов. На расстояниях, меньших О,7-0 ,8 астрономической . ·единицы, в спектре головы появляется желтая линия натрия. У номет же, приближавшихся к Солн­ цу на расстояние меньше 0,01 астрономической единицы (например, вторая комета 1882 г.), наблюдались линии.железа, нинеля и, по-види- мому, хрома. . Хвосты 1 типа образованы ионизованными газами. Главное свечение их происходит от молекул окиси углерода (СО) и азота (N2), у которых оторвано по одному электрону. Кроме того, наблюдается слабое излучение ионизованных мьлекул углекислого газа (СО2) и углеводорода (СП). Хвосты 11 типа состоят из нейтральных молекул - тех же самых, которые наблюда­ ются в голове. Наконец, хвосты 111 типа состоят из пылинок различных размеров. Неко­ торые астрономы не согласны с газовой при­ родой хвостов 11 типа и считают, что они тоже состоят из пылинок, но только особенно мелких. Списон молекул, присутствующих в номе­ тах, заведомо неполон. Нам известны лишь те из них, ноторые дают достаточно яркие излучения, и притом лежащие в той области спектра, ноторая ныне доступна наблюдениям. Все моленулы, наблюдаемые в кометах, явля­ ются химически неустойчивыми радикалами­ они обладают свободными, ненасыщенными ва­ лентностями и потому стремятся объединиться в более сложные молекулы. Но головы и хвосты номет так разрежены, что столкновения моле­ кул (при ноторых они только и могут объеди­ ниться) происходят крайне редко и благодаря этому химически неустойчивые радикалы могут сохраняться долгое время. Ф. А. Бредихин, изучая хвосты комет, пред­ полагал, что отталкивательное действие Солн­ ца, приводящее к появлению кометных хво­ стов, имеет электрическую природу. Этот взгляд был впервые высказан еще М. В . Ломо­ носовым, который писал о кометах: «... блед­ ного сияния и хвостов причина недовольно еще изведана, которую я без сомнения в элект­ рической силе полагаю». На рубеже XIX и ХХ столетий выдающийся русский физик П. Н. Лебедев (1866-1912) доказал, что на ме.1шие пылинки давит свет. В то же время теоретические соображения ука­ зывали, что свет должен давить и на газовые молекулы. В настоящее время не подлежит сомнению, что электрические силы и силы световогu
давления играют в :кометах важную роль. Оттал:кивательные силы, действующие на ней­ тральные моле:кулы и на. пылин:ки, цели:ком определяются световым . давлением Солнца. Газы непрерывно выделяются из ядра :кометы, по:ка оно движется через внутренние районы планетной системы и достаточно прогревается Солнцем. Когда нейтральных моле:кул много, они видны не толь:ко в пределах головы :кометы. Виден та:кже пото:к моле:кул, навсегда уно­ симых прочь световым давлением, т. е . хвост 11 типа. Твердые частицы, все время riо:ки­ дающие ядро вместе с газами, слиш:ком немно­ гочисленны, чтобы образовать заметный пыле­ вой хвост. Но иногда случается,. что из ядра вырывается целое обла:ко пылевых частиц раз­ ных размеров. Крупные пылин:ки слабо оттал­ :киваются Солнцем и остаются вблизи ядра, а более мел:кие, оттал:киваемые сильнее, отхо­ дят дальше. Та:ким образом, обла:ко пылино:к растягивается в полос:ку - хвост 111 типа. Через нес:коль:ко днiЭй пылин:ки рассеиваются, и хвост 111 типа исчезает. Иначе обстоит дело в хвостах 1 типа. Боль­ шие оттал:кивательные силы, действующие в этих хвостах, их струйчатое строение и другие особенности не могут быть объяснены свето­ вым давлением. Они связаны с тем, что эти хвосты состоят из ионизованных, т. е . элеRтри­ чесю1 заряженных, моле:кул. По современным представлениям, по:ка еще не до :конца разра­ ботанным, хвосты 1 типа образуются в резуль­ тате взаимодействия ионизованных :кометных моле:кул с пото:ками заряженных :корпус:кул, испус:каемых Солнцем. Путем тщательного изучения самых боль­ ших, наиболее вытянутых :кометных орбит гол­ ландский астроном Оорт в 1950 г. по:казал, что солнечная система о:кружена сейчас огром­ ным обла:ком :комет (вернее, :кометных ядер). Обла:ко это простирается до расстояний в 100- 200 тыс. астрономичес:ких единиц (15-30 трил­ лионов км ) от Солнца и содержит о:коло 1011 (т. е. о:коло ста миллиардов) :комет. Почти все они движутся по орбитам, перигелии :которых лежат дале:ко за пределами планетных орбит. Они не приближаются близ:ко :к Солнцу и не растрачивают своих .запасов газов. В райо­ не афелиев своих орбит эти кометные ядра испытывают заметные притяжения со стороны ближайших :к Солнцу звезд, :которы.е изменяют их движение, а следовательно, и их орбиты. Случается, что притяжение другой звезды отры­ вает :комету от Солнца, та:к что запас :комет в обла:ке постепенно уменьшается. Время МЕТЕОРЫ. И МЕТЕОРИТЫ от времени измененная орбита о:казывается та:кой, что приводит :кометное ядро в о:крест­ ности Солнца, из него начинают выделяться газы, и мы можем наблюдать :комету, движу­ щуюся по крайне вытянутой, почти парабо­ личес:кой орбите. Пролетая среди планет, :кометы подверга­ ются действию их притяжения и снова нес:коль­ :ко изменяют свои орбиты. В тех случаях, :когда планетные притяжения уменьшают с:ко­ рость :кометы, размеры орбиты со:кращаются, :комета начинает чаще возвращаться к Солнцу, вновь и вновь меняя свою орбиту под действием планетных притяжений и теряя газы под дей­ ствием солнечного тепла. Образование обла:ка :комет, о:кружающего солнечную систему, проте:кало в эпоху обра­ зования планет - несколько миллиардов лет на­ зад - и, по-видимому, из вещества, остав­ шегося при формировании планет-гигантов. Среди множества разнообразнейших :комет­ ных орбит есть и та:кие, :которые пересекают орбиты планет, в том числе и орбиту Земли. Поэтому изред:ка должны происходить стол:к­ новения планет с :кометными ядрами. Судя по всем данным, взрыв Тунгусс:кого метеорита был на самом деле стол:кновением Земли не с обычным :крупным метеоритом, а с ядром небольшой :кометы поперечником менее 100 м. • .МЕ Т ЕОРЫ И МЕТЕОРИТЫ Метеоры-атиосфериое вво1 1 еиие Едва ли можно встретить та:кого челове:ка, :который в звездную ночь не видел бы, :ка:к пролетит по небу, словно сорвавшись со своего места, звезда и мгновенно погаснет. Та:кая «падающая звезда» называется гречес:ким сло­ вом м е т е о р, что по-русс:ки означает «про" исходящее в воздухе». Метеоры появляются потому, что в земную атмосферу с огромной с:коростью влетают мель­ чайшие твердые :крупин:ки, весящие доли грам­ ма. Эти· крупин:ки в бесчисленном :количестве движутся в межпланетном пространстве, и Зем­ ля непрерывно встречается с ними. Они дви­ жутся с огромной с:коростью, доходящей до 73 км/сек, т. е . во много раз больпiей, чем с:корость пули или снаряда. С:корость метеор- :107
ЧТО МЫ ЗНАЕМ О ВСЕЛЕННОЙ пых частиц даже больше скорости искусст­ венных спутников Земли и космических ко­ раблей. Влетая в атмосферу с такой скоростью, метеорная частица встречает чрезвычайно силь ­ ное сопротивление воздуха. Поэтому она быстро нагревается до очень высокой температуры, вскипает и испаряется, превращаясь в рас­ каленный газ, который быстро рассеивается в воздухе. Вот этот раскаленный и светящийся газ мы и замечаем в виде быстро пролетающего по небу метеора. Таким образом, метеорные частицы не достигают земной поверхности. После ярких метеоров на небе в течение нескольких секунд виден след - слабо све­ тящаяся тонкая ниточка. Это - свечение от­ дельных молекул в воздухе. Чаще всего метеоры наблюдаются в <(ЛОе атмосферы на высоте от 80 до 120 км. Метеор11ые потоки Ежегодно бывают ночи, когда видно особенно много метеоров. В это время метеоры появля­ ются на небе один за другим через короткие промежутки времени (5-10 минут). Они выле­ тают как бы из одного места и кажутся разле­ тающимися из него. То место на небе, откуда вылетают метеоры, называется латинским словом р а д и а н т Фотоrрафия метеора. (по-русски «излучающий))). Земля в это время встречает не одиночные метеорные частицы, а целый рой, или облако, таких частиц, назы­ ваемый метеорным пото к ом. Все частицы потока движутся параллельно друг другу, а происходящие от них метеоры кажутся нам разлетающимися лишь в перспективе. Вспомните, что рельсы железной дороги, если смотреть вдаль, тоже кажутся нам расходящи­ мися из одной находящейся вдали точки. Между тем .в действительности они располо­ жены параллельно друг другу. Метеорные потоки названы по созвездиям. в которых находятся их радианты. Вот список наиболее крупных метеорных потоков с указа­ нием созвездий, к которым они относятся: Время встречи Земли 1 Название 1 Название с потоком метеорного созвезд11й потока Со2по4января Квадрантиды Дра!iОН С 18 по 24 апреля Лириды Лира С 28 апреля по 5 мая Аквариды Водолей С 5 по 18 августа Персеиды Персей 10 октября Дракониды Дракон С 20 по 24 октября Ориониды Орион С 15 по 17 ноября Леониды Лев С 10 по 18 декабря Геминиды Близнецы Ученые, в том числе итальянский астроном Скиапарелли и русский астроном Ф. А. Бреди­ хин, давно уже доказали, что метеорные пото­ ки возникают в процессе распада комет, а метеорные частицы в виде потока рассеи­ ваются вдоль орбиты кометы. Пересекая эту орбиту, Земля встречает рассеянные метеорные частицы, которые во множестве влетают в ее ат­ мосферу. Бывает, что метеорный поток оказывает­ ся особенно обильным, тогда наблюдается насто­ ящий «звездный дожды>. В это время каждуl() минуту на небе появляются сотни и тысячи метеоров. Такой «звездный дождь)) наблюдался, например, в нашей стране и во всей Европе в ночь с 9 на 10 октября 1933 г. В Ленинграде его наблюдали около 11 часов вечера в продол­ жение полутора часов. Целые толпы людей останавливались на улицах, любуясь этим заме­ чательным явлением, своеобразным «небесным фейерверком)). 1 Полное солнечное аатмевие. Снимок сделан 15 фев · раля 1961 r. на окна самолета TY·101i над. Ростовом·_ на·Дону ва высоте 10 тыс. м.
Фотоrрафи11 пролета яркоrо метеорита череа полярную область веба. Получена неподвижным фотоаппаратом (см. также фотоrрафню движения авезд на цветной карте авеэдвоrо неба (стр. 61-65). В н из у с п р а в а: аатвердевmне капельки-шарики, сдутые встречными потоками воадуха с поверхиоотн метюрита и обрааующне пып евоА след болида. CIUrыl арупвый целый метюрll"I' весом 1Н5 аГ на Gвхотэ-А11ввскоrо JКелеаиоrо метеорвтноrо доаr,ця. Для сравнения рядом о метеоритом лежит фотоаппарат ФЭД.
Наf5.JIЮДеввя метеоров Раньше астрономы наблюдали метеоры толь­ RО невооруженным глазом. Следя за каким­ либо участком неба, они наносили· каждый замеченнь�й метеор на звездную карту в виде стрелки. Стрелка соответствовала положению пути метеора среди звезд. Наблюдая невоору­ женным глазом в течение ряда ночей какой­ либо метеорный поток, астрономы каждую ночь составляли новую карту. Потом по этим картам определялись радианты и их смещения на небе от ночи к ночи. Полученные данные позволяли вычислить орбиты потоков. Во время наблrо­ дения метеоров отмечались все их особенности: цвет, яркость, характер оставляемых ими сле­ дов, определялась продолжительность свечения метеора и др. Несколько десятилетий назад ме­ теоры стали фотографировать. Наблюдения с по­ мощью фотографии оказались значительно точ­ нее, но фотографировать можно только очень яркие метеоры, а они появляются много реже. Поэтому визуальный метод наблюдений не потерял своего значения и теперь. Лет 15-20 назад начали наблюдать мете­ оры при помощи радиолокации. Наблюда­ тель метеоров, находящийся на специальной станции, посылает при помощи радиолокатора радиоволны длиной в несколько метров. В мо­ мент пролета метеора радиоволны отражаются от оставленного метеором следа и регистриру­ ются тем же радиолокатором. В результате на специальной светочувствительной пленке получается изображение метеора в виде свое­ образной вспышки. Наблюдения при помощи радиолокации еще более точны. Особенно важно то, что такие наблюдения можно производить в любую погоду, даже при сплошной облач­ ности (для радиоволн облана - не помеха), и притпм не только ночью, но и днем. Изучение метеоров имеет очень большое научное значение. Особенно важным оно стало теперь, ногда человек начинает проникать в космос. Недалено время, когда люди отпра- 1Jятся в путешествие к другим небесным телам: Луне, Марсу, Венере. Поэтому очень важно знать, как распространены метеорные частицы в пространстве, и изучить орбиты м�теорных потоков, чтобы научиться избегать опасности ()Т встреч с метеорными частицами при косми­ чесних полетах. Ведь среди метеорных частиц встречаются и более крупные, весом в граммы и больше. При огромной скорости такого наметка удар его о стенку космического ко­ рабля может вызвать катастрофу. МЕТЕОРЫ И МЕТЕОРИТЫ Фотография CJ J eдa ·болида, наблюдавшегося на Чукотке 19 октября t9H г. Фотография того же следа спустя несколько минут. Под влия­ нием сильного ветра, дующего в стратосфере на разных вы­ сотах в раз11ых направлениях, след искривился и принял зигза- гообразную форму. Оrнениые шары - бо.Jiиды Иногда на небе неожиданно появляется стремительно несущийся огненный шар. За ним тянется огненный хвост, рассыпаются иснры и затем остается слабо светящийся туманный след. Этот огненный шар называется греческим словом б о л и д, что по-русски означает «мета· тельное орудие». Болид пролетает в течение веснольких секунд, а след, оставшийся после :1.09
ЧТО·МЫ ЗНАЕМ О ВСЕЛЕННОИ его исчезновения, бывает виден много минут, а иногда больше часа. Под дей . ствием сильного ветра, дующего. в верхних слоях стратосферы в разные стороны, след непрерывно изменяет свою форму. Постепенно изгибаясь во все сто­ роны, он разрывается как бы на клочья и затем исчезает. Во время полета болида ночью мест­ ность на сотни километров вокруг освещается ярким светом. Особенно крупные и яркие боли­ ды видны днем, даже при ярком солнечном свете. След болида, наблюдаемый днем, имеет вид светло-серой полосы, простирающейся по небу. Обычно через несколько минут после исчез­ новения яркого болида раздаются удары, подоб­ ные взрывам, а затем доносится грохот и посте­ пенно затихающий гул. Нередко в тех местах, над которыми пролетает болид, ощущается сла­ бое сотрясение почвы и строений. Болиды - это те же метеоры, но во много ра3 более яркие. Они появляются в результате попадания в атмосферу крупных камней или кусков железа. Наиl>олее крупные из них за время движения в атмосфере не успевают полностью разрушиться, и их остатки падают на поверхность Зем . ли. Такие упавшие на Зем­ лю глыбы или осколки называют м е т е о­ ритами. Метеориты - вестники иосиоса Метеориты имеют невзрачный вид: они пред­ ставляют собой серые, черные или черно-бурые куски камней или железа. Но это единствен­ ные неземные тела, которые мы изучаем непо­ средственно. Мы можеr.,i держать метеориты в руках, исследовать в лабораториях их химический и минеральный состав, изучать сrруктуру и раз­ личные физические свойства. О падении метеоритов люди знали еще в глубокой древности. У некоторых народов метеориты в течение многих веков почитались как «посланцы бога» и им поклонялись. В Мек­ ке (Саудовская Аравия) и теперь сохраняется каменный метеорит, называемый «черным кам­ нем». Он вделан в стену храма Каабы, и к нему ежегодно приходят на поклонение верующие мусульмане. В старинных летописях разных народов есть очень много записей о «камнях с неба». Самая ранняя запись о метеоритах в русских летописях рассказывает о падении метеорита в 1091 г. 110 Однако ученые в течение долгоrо времен:и не признавали метеориты за внеземные тела и считали их земными камнями. Даже в конце XVIII в. академики Парижской академии, самого авторитетного в то время научного уч­ реждения в мире, утверждали, что камни не могут падать с неба. Но в это время путе­ шествовавший по Сибири русский академик Паллас увидел удивительную железную глыбу весом больше полутонны. Эту глыбу нашел еще в 1749 г. кузнец Медведев. Паллас распо­ рядился доставить находку Медведева в Петер­ бург для изучения. Куски этой глыбы тща­ тельно изучил выдающийся физик Э. Ф. Хла­ дни, чех по происхождению. Он пришел к выво­ ду, что найденная Медведевым железная глыба, как и многие другие подобные находки, сде­ ланные в разных странах, не могла образо­ ваться на Земле и является гостем из миро­ вого пространства. Об этом Хладни написал специальную книгу, которая была напечатана вРигев1794г. Позднее ученые согласились с выводами Хладни, и космическое происхождение метео­ ритов было признано. Таким образом, наша страна явилась роди­ нойнаукиометеоритах-метеоритики. Особенно большое развитие эта новая об­ ласть науки получила в нашей стране после Великой Октябрьской социалистической рево­ люции. В Академии наук СССР существует спе­ циальный Комитет по метеоритам, который ведает сборо111, изучением и хранением метео­ ритов в СССР. При Комитете имеется большая коллекция метеоритов. Небольшие метеорит­ ные коллекции имеются в музеях многих горо­ дов Советского Союза. Все эти коллекции доступны для осмотра. ОбщиА вид в рааиеры иетеоритов Главный признак метеоритов-кора пла в лени я. Она имеет толщину не более 1 мм и со всех сторон, наподобие скорлупы ореха, покрывает каждый целый метеорит. Друrой признак метеоритов - характерные ямки на их поверхностях. Они называются регмаглиптами,чтовпереводесгреческого означает «вырезыватм, «долбитм. Эти рег­ маглипты образуются в результате сверлящего действия воздуха во время движения в нем метеорита.
Обычно метеориты имеют форму обло!I I ­ нов, что является результатом их действи­ тельного раскола в атмосфере во время дви­ жения. И только очень редко падают метео­ риты, имеющие замечательную конусообраз­ ную форму, напоминающую форму головки снаряда. Такая форма образуется в результате «обтачивания» метеорита воздухом. Самый крупный цельный метеорит был най­ ден в Южной Африке в 1920 г. Метеорит этот железный и весит около 60 Т. Как будет видно из дальнейшего, на Землю падали и еще боль­ шие метеориты, но от них сохранились только отдельные осколки. В подавляющем же боль­ шинстве метеориты невелики. Чаще всего они весят сотни граммов или немногие килограммы. Метеориты весом в десятки, а тем более в сотни килограммов составляют уже редкость. Самые маленькие весят доли грамма. Совсем недавно - 24 ноября 1959 г.- упал метеорит в Азербайджане. Это Ярдымлинский железный метеорит. Найдено 6 куснов, из них наиболее крупный весит127 кГ, а самый малень­ кий- около 300 г. Наиболее часто падают каменные метео­ риты. В среднем из 16 упавших метеоритов только один оказывается железным. Еще реже падают железокаменные метеориты. Как падают иетеориты Метеориты падают внезапно, они могут упасть в любое время и в любом месте земного шара. Влетев в земную атмосферу со скоростью 15-20 и более километров в секунду, метеор­ ное тело уже на высоте 100-120 км встречает очень сильное сопротивление воздуха. Хотя на этой высоте атмосфера и сильно разрежена, из-за огромной скорости метеорного тела нахо­ дящиеся перед ним частицы воздуха быстро сжимаются. В результате перед движущимся метеорным телом образуется своеобразная по­ душка из сильно нагретого сжатого воздуха. Нагревается до нескольких тысяч градусов и поверхность самого метеорного тела. В этот момент оно и видно с Земли как болид. Пока метеорное тело несется в атмосфере с космической скоростью, вещество, из · кото­ рого оно состоит, расплавляется, вскипает и превращается в пар, а частично разбрызги­ вается мельчайшими капельками.· Поэтому метеорное тело как бы тает, непрерывно умень- МЕТЕОРЫ И М�ТЕОРИТЫ шается. От разбрызгиваемых капелек, кото­ рые, затвердевая, превращаются в шарики, образуется след, остающийся на пути движе­ ния болида. Приближаясь :к земной поверхности, мете­ орное тело попадает в более плотные слои атмосферы. Поэтому сопротивление воздуха нарастает еще сильнее, и метеорное тело начи­ нает быстро тормозиться. Наконец на высоте около 10-20 км оно пqлностью затормажи­ вается, перестает нагреваться и светиться и болид Исчезает. Остаток метеорного тела - метеорит, уже значительно охлажденный под влиянием силы тяжести,- падает на землю как обыкновенный брош . енный камень. Только что упавший метеорит бывает теп­ лым или горячим, но не раскаленным. Поэтому метеориты при падении не могут вызвать пожа­ ра. Однако метеорит огромных размеров, веся­ щий сотни тысяч тонн или больше, не может затормозиться в возДухе. Он со скоростью многих километров в секунду ударится о землю. При у.Даре такой метеорит мгновенно нагреется до очень высокой температуры и значитель­ ная часть его вещества превратится в пар. Устремляясь с огромной силой во все стороны, этот пар произведет взрыв. На месте удара Схема даuжевия в атмосфере метеоров и метеоритов. :11.1
ЧТО МЫ ЗНАЕМ О ВСЕЛЕННОЙ Арнаонскнй метеоритный кратер. метеорита образуется воронка - так назы­ ваемый метеоритный кратер, а уцелевшие or метеорита отдельные осколки разлетятся во все стороны вокруг кратера. В разных местах земного шара найдено много ·метеоритных кратеров. Огромный мете­ оритный кратер, называемый Аризонским или Vщельем Дьявола, находится .в США. Его поперечник равен 1200 м, а глубина - 170 м. ВоRруг этого кратера было собрано много тысяч мешшх осRолков железного метеорита общим весом свыше 20 Т. Весь жэ метеорит, несомненно, весил много тысяч тонн. В нашей стране группа метеоритных кратеров имеется на острове Саарема в Эстонской ССР. Жее1 1 еаныll дождь В тихое и морозное утро 12 февраля 1947 г. ослепительно яркий болид стремительно про­ несся по небу над советским Приморьем. Оглу­ шительный грохот раздался после его исчез­ новения. Распахнулись двери в домах, со зво- :1.12 ном полетели осколRи оконных стекол, посы­ палась с потолков штукатурRа, из топившихся печей было выброшено пламя с золой и голо­ вешками. Животные метались в паническом страхе. На небе вслед за пролетеяшим огнен­ ным шаром остался след в виде широкой серой полосы, похожей на дым. Вскоре след стал изгибаться и, словно сказочный исполинсRий змей, распростерся по небу. Постепенно слабея и разрываясь на клочья, след исчез только к вечеру. Все эти явления были вызваны падением огромного железного метеорита, получившего название Сихотэ-Алинского (он упал в отрогах хребта Сихотэ-Алинь). Четыре года Комитет по метеоритам на месте занимался изучением обстановки падения этого метеорита и сбором его осколков. Метеорит еще в воздухе раско­ лолся на тысячи частей разного размера и веса и выпал на землю удивительным железным дож­ дем. Наиболее крупные части метеорита - 1 Падение С11хот э-А11ннского метеорита. И а о б о р о те: Заеадный дождь в Jlенннграде.
«капли» - весили по нескольку тонн. При паде­ нии эти крупные куски, раздробив скальные породы, образовали в них воронки и сами рас­ кололись на многие тысячи осколков. Было обнаружено свыше 200 метеоритных воронок диаметром от 10 см до 26 м. За все время работ экспедициями было собрано и вывезено из тайги более 7000 оскол­ ков общим весом около 23 Т. Самые крупные из них весят 1745, 1000, 700, 500, 450 и 350 кГ. Тувгуссквlt иетеорит-коиета Утром 30 июня 1903 г. в глухой сибирской тайге наблюдалось явление, похожее на паде­ ние гигантского метеорита. Тогда это явление было названо падением Тунгусского метеорита, так как место падения оказалось расположен­ ным недалеко от реки Подкаменной Тунгуски. Ослепительно яркий болид был виден по всей Центральной Сибири, на территории радиусом около 600 км. Через нескодько минут после того, как болид скрылся за горизонтом, раз­ дались удары огромной силы. Затем послы­ шался сильный грохот и гул. Во многих сеЛе­ ниях в окнах раскололись стекла, с полок попадала посуда. От воздушной волны люди Повааенный аес в районе падения Тунrусскоrо метео­ рита-ко мет ы. •8д.э.т.2 МЕТЕОРЫ И МЕТЕОРИТЫ валились с ног. Удары были слышны в радиусе, превышающем 1000 км. :К сожалению, изучением этого замечатель­ ного явлеuия ученые занялись много времени спустя, уже после Октябрьской революции. Впервые ученый посетил место предполагавше­ гося падения метеорита в 1927 г. Это был Л. А. :Кулик, он возглавлял специальную экс­ педицию Академии наук СССР. По разлив­ шимся весной таежным речкам :Кулик в сопро­ вождении местных жителей-эвенков пробрался на плотах в «страну мертвого леса». Здесь, на площади радиусом в 25-ЗО км, он обна­ ружил поваленный лес. Деревья лежали с выво­ роченными корнями, образуя гигантский веер вокруг центрального участка области вывала леса. Потом еще несколько экспедиций, про­ веденных :Куликом, занимались изучением об­ становки падения метеорита. Центральная область поваленного леса была сфотографиро­ вана с самолета. Несколько ям, которые :Кулик вначале принял за метеоритные воронки, были раско­ паны. Однако осколков метеорцта в них не удалось найти. Это и не удивительно, так как ямы оказались обыкновенными болотами, а не метеоритными воронками. Наступившая Великая Отечественная война прервала исслед;ования :Кулика, а сам он доб- 118
ЧТО МЫ ЗНАЕМ О ВСЕЛЕННОИ ровольцем ушел защищать Родину и погиб в 1942 г. После войны Комитет по метеоритам возоб­ новил изучение обстоятельств падения Тунгус­ ского метеорита. Было вновь проведено несколь­ ко экспедиций во главе с К. П . Флоренским. Экспедиции установили, что метеорит взор­ вался в воздухе. Возможно, что он был ядром кометы, которое полностью разрушилось, не достигнув земной поверхности. Поэтому в районе падения нет ни метеоритных крате­ ров, ни осколков метеорита. Однако в почве здесь удалось обнаружить мельчайшие частицы (шарики), представляющие собой выпавший на Землю продукт разрушения Тунгусского метеорита-кометы. Комитет по метеоритам и Институт геохимии и аналитической химии Академии наук СССР продолжают изучать ,это распыленное вещество метеорита. На чеrо состоят иетеориты Ученые уже давно установили, что метео­ риты состоят из тех же химических элементов, которые имеются и на Земле. Никаких иных элементов в них не найдено. Преимущественно в метеоритах присутст­ вуют следующие восемь элементов: железо, никель, сера, магний, кремний, алюминий, кальций и кислород. Все остальные химиче­ ские элементы встречаются в метеоритах в нич­ тожных количествах. Соединяясь химически Каменный метеорит «Kapaк oJJ», упавший в Семипа JJатннской обJJастн 9 мая 19,U г. Метеорит -весит 2, 788 "r и имеет эаме­ чате.1 1 ьную конусообразную ф ор му. :114 между собой, элементы образуют в метеоритах различные минералы. Большинство этих мине­ ралов широко распространено и в земных гор­ ных породах. Но встречаются в метеоритах, правда в очень незначительных количествах, и такие минералы, которые не были обнаруже­ ны на Земле. По-видимому, они не могут суще­ ствовать в условиях земной атмосферы. По сво­ ему химическому составу метеориты подраз­ деляются на железные, железокаменные и ка­ менные. Железные метеориты почти целиком состоят из железа в соединении с никелем и с малым количеством кобальта. Каменные метеориты состоят главным образом из минералов, кото­ рые называются силикатами. Силикаты пред­ ставляют собой соединения кремния с кисло­ родом, с примесью различных других элемен­ тов, например магния, алюминия, кальция и др. Но и в каменных метеоритах имеется никелистое железо в виде мелких включений­ зернышек, рассеянных во всей массе метеорита. Железокаменные метеориты состоят приблизи­ тельно из равных количеств никелистого желе­ за и каменистого вещества. Они представляют собой как бы железную губку, пустоты в ко­ торой заполнены желтовато-зеленоватым мине­ ралом оливином. Особенно интересна структура метеоритов. Так, если отполировать поверхность железного метеорита и протравить ее слабым раствором кислоты, то на поверхности появится интерес­ ный рисунок. Он состоит из переплетающихся между собой полосок, которые называются вид­ )Iанштеттеновыми фигурами, по имени открыв­ шего их австрийского ученого Видманштеттена. На некоторых железных метеоритах при трав­ лении появляются тонкие параллельные линии. По имени открывшего их немецкого ученого Неймана они навываются неймановыми. Эти особенности железных метеоритов яв­ ляются результатом их кристашщческого строе­ ния. Если посмотреть на излом какого-либо каменного метеорита, то почти всегда даже невооруженным глазом можно заметить окtэуг­ лые частицы; иногда они имеют вид совершенно правильных шариков, диаметром в среднем около 1 мм. Эти шарики называются хондрами, что означает «зерно». В метеоритных коллекциях можно встретить стеклянные куски небольшого размера и весом в десятки граммов. Они были найдены в раз­ ных местах земного шара и получили общее название тектиты. До сих пор окончательно
Ви;tмаиштеттеиов ы фигуры на протравленной поверхности железного метеорита «Чебаикол». не установлено, как образовались тектиты. Некоторые ученые считают их особым, стек­ лянным - , типом метеоритов. Происхождение иетеоритов Теперь уже окончательно установлено, что метеориты представляют собой осколки малых планет - астероидов. Помимо тех крупных астероидов, которые видны в телескопы, в кос­ мосе существует множество мелких; их попереч­ ники не превышают километра, а бывают и зна­ чительно меньше. Это уже не планеты, а скалы или просто камни, носящиеся в межпланетном пространстве. Сталкиваясь между собой, они и теперь продолжают дробиться на все боль- Поверхность налома каменного метеорита «Саратов», на к ото. ром qетко видны хондры. в• МЕТЕОРЫ И МЕТЕОРИТЫ шее число еще более мелких осколков. Вот эти-то осколки, встречаясь с Землей, и падают на ее поверхность в виде метеоритов, Изучая метеориты, мы узнаём, из чего состо­ ят они, и таким путем определяем состав небес­ ных тел, частью которых являются метеори­ ты. Таким образом, метеориты помогают решать важную проблему - происхождение планет­ ной системы и отдельных планет, в том числе и нашей Земли, помогают изучать состав и строение внутренних частей Земли. Недавно советский ученый акад. А . П. Виноградов про­ извел важное исследование. На основании изу­ чения метеоритов он установил, что кора Земли образовалась в результате переплавления метео­ ритного вещества, из которого в еще более раннее время образовались внутренние слои Земли. Помощь насе.Jiеиив в сборе иетеоритов Болиды появляются неожиданно, и нельзя заранее предсказать, когда и где упадет метео­ рит. Следовательно, нельзя заблаговременно подготовиться к наблюдениям падения метео­ ритов. Поэтому ученым в их работе могут оказать большую помощь очевидцы полета болида, если они сообщат подробно о всех тех явлениях, которые наблюдали. В случае наход­ ки метеорита нельзя его дробить. Нужно при­ нять меры к его охране и вместе с описанием наблюдавшихся явлений сообщить в Комитет по метеоритам Академий наук СССР 1• При описании болида нужно по возмож­ ности ответить на следующие вопросы: 1) дата и J1ремя наблюдения; 2) место наблюдения; 3) направление движения болида; 4) продол­ жительность полета болида в секундах; 5) раз­ меры болида по сравнению с видимыми разме­ рами Луны или Солнц а; 6) цвет болида; 7) была ли освещена местность во время полета болида; 8) наблюдалось ли дробление болида; 9) остался ли после болида след, каковы его форма и последующие изменения, а также про­ должительность видимости; 10) какие звуки были слышны во время полета болида и после его исчезновения. В описании нужно также указать фамилию, имя, отчество и почтовый адрес наблюдателя. 1 Адрес Комитета по метеоритам Академии наук СССР: Москва, В-313, ул. Марии Ульяновой, 3 , кор­ пус 1, подъезд 2. •
ЧТО МЫ ЗНАЕМ О BCEJJ;EHHOй ЗВЕЗДЫ И Г.JIJ'"БИНЫ BCE.JIEHHOЙ Скоо1 1 ько авеад на небе? Rогда в ясную ночь с открытого места за городом вы смотрите на небо, вам кажется, что оно усыпано бесчисленными звездами. l\ак будто по темному бархату кто-то разбросал _ великое множество бриллиантов- так искрятся и переливаются разноцветными огоньками звезды. Наш велюшй ученый и поэт М. В . Ломо­ носов в одной из своих од так писал о небе: Оrкрылась бездна, звезд полна, Звездам числа нет, бездне - дна. Впечатление о бесчисленности звезд, види­ мых невооруженным глазом, ошибочно. Оно исчезнет, если вы запомните главные звезды соз­ вездий. В таком впечатлении нет ничего удивительно­ го. Когда вы впервые входите в незнакомый класс, вам кажется, что учеников в нем очень много. Но когда вы узнаете хотя бы некоторых из них и признаете в них старых знакомых, вам покажется, что учеников в этом классе не так уж много. Даже в самую ясную безлунную ночь за городом, где не мешает городской свет, на небе невооруженному глазу видно всего лишь около 3000 звезд. Число звезд кажется преувеличенным, пока мы еще не разбираемся в узоре созвездий. Впечатление бесчисленности звезд усиливается их мерцанием -одниитежезвездочки кажутся то ярче, то слабее из-за того, что между ними и нами протекают струйки воз­ духа различной плотности. Самые яркие звезды условились называть звездами 1-й величины, а самые слабые из види­ мых невооруженным глазом - звездами 6-й ве­ личины. Звезды 1-й величины ярче звезд 6-й величины в 100 раз. В бинокль видны звезды до 8-й-9 -й величины, а в телескоп-еще более слабые. Звезд 1-й величины, особенно ярких, на всем небе около 20, звезд 2-й величины, таких, как главные звезды созвездия Большой Медведицы, около 70, а всех звезд ярче 6-й величины около 6000; но над горизонтом видна только пщювива всего неба. 116 ав еадные карты, ато1 1 асы и ката.� � оги Астрономы при помощи сильных телескопов сосчитали много звезд. Более того, для мно­ жества звезд они определили очень точно их положение на небе и установили их видимую звездную величину. Еще более двух тысяч лет назад греческие ученые составили первые спи­ ски звезд, в которых указали точное положе­ ние сотен звезд на небе. Такие большие списки с обозначением положений звезд получили назва­ ние звездныхкаталогов. Положение звезд на небе определяют при помощи различных специальных инструментов. В наше время для этого служат небольшие телескопы, снабженные металлическими кру­ гами, разделенными на градусы и их доли. По этим кругам можно точно отсчитать в угло­ вой мере направление телескопа, когда в него видна данная звезда. Положение на небе более ярких зве . зд опре­ делено с большей точностью, чем положение многочисленных слабых звезд. В общей слож­ ности усилиями ученых разных стран и в раз­ ное время· занесеnы · в каталоги ·положения почти миллиона звезд. Это примерно в полто­ раста раз больше чиtла · звезд, которые мы видим невооруженным глазом в обоих полушариях Земли, и раз в пять больше числа волос на голове у человека с густой ше­ велюрой. Итак, около миллиона звезд находится на строгом учете, а не просто сосчитано. Менее яркие звезды, слабее 11-й звездной величины, подсчитываются пока лишь прибли­ зительно - примерно так же, как деревья раз­ ных пород в большом лесу. Подсчитано, что звезд ярче 21-й звездной величины около двух миллиардов. Самыми большими из современных телескопов можно было бы сфотографировать в несколько раз больше звезд. По установленным положениям звезд на небе можно составить карты звездного неба. Одна такая звездная карта, содержащая звез­ ды, которые видны невооруженным глазом в северном полушарии, дана в этой книге на стр. 64-65. Недавно одним из самых больших теле­ скопов было заснято 3/4 всего неба и с этих фотографий сделаны отпечатки. Такой фото- 1 Фотоrрафия большоrо Маrеллаиова Облака. Эта далекая авеадиая система видна невооруженным rлааом в южном полушарии Земли. На об о р о те: Фотоrрафия темной пылевой ту­ манности .Конская rолова. ·
графический атлас неба показывает все звезды до 21-й величины; Он состоит почти из 900 ли­ стов, каждый из которых представляет квадрат размером 36 Х 36 см. Ви,1 1, ииоеи,1 1, еАствитеоJ J ьвое. Светииости авеа,1 1, В астрономии всегда нужно ясно отличать видимое от действительного. Мы говорим: «Солнце коснулось горизонта>>,- и мы это ви­ дим. Но ведь на самом-то деле Солнце гори­ зонта не касается и горизонт - это только видимая линия, кажущийся край Земли. Самое грубое указание видимого места звез­ ды на небе - это указание созвездия, в кото­ ром звезда находится. Но это указание говорит лишь о приблизительном направлении к звезде. Соседние на вид звез ды одного созвездия могут быть на совершенно различных расстояниях от нас, а в пространстве очень далекими друг от друга. Следовательно, указание «в та1юм-то созвездию> есть лишь указание направления к звезде, а не положения ее в пространстве. Расстояния до многих ближайших звезд, а следовательно, их положения не только види­ мые, но и в пространстве удалось определить с большим трудом. Расстояния же до подавля­ ющего большинства звезд пока не поддаются точному определению. Звезда, кажущаяся яркой, может выглядеть такой или оттого, что она близка к нам, или оттого, что ХQТЯ она и далека, но ее истинная сила света очень велика. Из 20 ближайших к нам звезд только три видны невооруженным глазом, а из 20 звезд, кажущихся самыми ярки­ ми, только три входят в число ближайших. Другие самые яркие звезды находятся очень далеко от нас, но они излучают много света. Сила света звезды по сравнению с Солнцем называетсяеесветимостью.Еслигово­ рят, что светимость звезды равна 5, то это зна-. чит, что она в действительности в 5 раз ярче Солнца, а если ее светимость обозначается 0,2, то она в 5 раз слабее Солнца. Светимость звезды можно рассчитать, если известно расстояние до нее. И наоборот, зная светимость звезды, можно определить расстоя­ ние до нее, так как видимый блеск источника света меняется обратно пропорционально рас­ стоянию до него. Велик и разнообразен мир звезд. Если свет Солнца принять за свет свечи, то во Вселенной есть звезд�, которые светят и как ночные свет- ЗВЕЗДЫ И ГЛУБИНЫ ВСЕЛЕППОП лячки, и как мощные прожекторы. Точнее гово­ ря, есть звезды по силе света в 50 тыс. раз слабее Солнца (Из них мы видим лишь ближай­ шие) и в миллион раз ярче его. Некоторые звезды иногда светят в миллиард раз ярче Солнца - о них будет сказано дальше. Самые яркие . звезды ярче самых слабых в дёсят1<и миллиардов раз. Таким образом, когда мы говорим, что все звезды - это такие же солнца, Rак наше, то подразумеваем под этим лишь то, что все они самосветящиеся вследствие высокой температуры небееные теЛа. Сила же их света, или светимость, и раз меры очень разнообразны. <(Гра,1 1, усвиии)> ,l l, oJ J Я авеа,1 1, пых теиператур Звезды различны не только по силе света, но и по цвету. Если мы присмотримся к более ярким звездам, то заметим, что они различ­ ного цвета: голубоватого, белого, желтого, оранжевого и красного. Как установили уче­ ные, цвет звеЗд соответствует температуре их поверхности. Голубоватые звезды самые горячие - температура на их поверхности составляет десятки тысяч градусов. У белых звезд (таких, как Сириус и Вега) температура около 10 000°, у желтых (как Капелла и наше Солнце) - порядка 6000° и у красных (как БетеJI'ьгейзе и Антарес) - 3000° и ниже. По­ вторяем, это температура их поверхности. В на­ правлении к центру. звезд температура растет и в центре достигает миллионов и десятков мил­ лионов градусов. На Земле совсем недавно такие высокие температуры были недостижимы. Только в последнее время при взрыве атомных и водородных бомб они возникают на короткое время. Причина и тут и там одного и того же характера � в недрах звезд происходят реак­ ции с ядрами атомов и постепенное превраще­ ние водорода в гелий. Эти реакции и поддер­ живают мощное тепловое и световое излучения Солнца и звезд в течение огромных промежут­ ков времени. Изучение звездных температур и происхо­ дящих в звездах атомных реакций имеет очень важное практическое значение. Именно оно и помогло овладеть атомной энергией на Земле. Недра звезд - это как бы гигантские физи­ ческие лаборатории. Они помогают нам изучать свойства вещества в условиях, вообще неосу­ ществимых на Земле или осуществимых лишь на миг в лабораториях. :l.J.'7
ЧТО МЫ 3НАЕМ О ВСЕЛЕННОИ Физические данные о недрах звезд, в част­ ности температуру в них, узнают на основе изучения поверхности звезд путем расчетов, которые производят по законам физики. Температуру звезд на их поверхности нельзя, конечно, измерить градусником. Для этой цели существуют другие способы. Если свет звезды разложить стеклянной призмой в спектр, имеющий вид радужной полоски, то окажется, что, чем краснее цвет звезды и чем ниже ее температура, тем ярче красные лучи в ее спектре. По распределению яркости вдоль спектра и судят о температуре поверхности звезды, посылающей нам свет. Температуру звезды можно определить также измерением количества тепла, прихо­ дящего от нее на Землю. Но для этого надо з нать расстояние до звезды и ее размеры. Излу­ чение звезды, собранное большим телескопом, направляют на термоэлемент-спай тонких проволочек из разного металла. При нагревании спая в пров6лочках возникает электроток, по его силе и узнают о количестве тепла, доходящего к нам от звезд. Так как этого тепла доходит мало, то, чтобы измерить его, тер­ моэлемент должен быть очень чувствительным. Даже у самых холодных звезд температура настолько высока, что вещество их находится в состоянии раскаленного газа, как и у Солн­ ца. Если мы вспомним, что масса планет го­ раздо меньше массы Солнца и звезд, то придем к интересному выводу: во Вселенной подавля­ ющее большинство вещества находится в состо­ янии раскаленного газа. Очень малая его доля .н аходится в твердом или жидком состоянии, а на долю живого вещества, даже если у очень многих звезд имеются обитаемые планеты, при­ ходится уже совсем ничтожная часть. По темным линиям в спектрах звезд узнают их химический состав. Он оказывается по боль­ шей части почти таким же, как у Солнца. В ос­ новном это водород, затем гелий. Доля других Саиая ярка.я звеада Звеада S Зо.лотой Рыбы в Мв.лом Маге.л.лановом Об.лаке - 8 -й авеадной ве.личины. Это аначит, что ее не видно невооруженным г.лааом. До Ма.лого Маге.л.ланова Об.лака от 3ем.ли примерно в 15 тыс. раа да.ль­ ше, чем до Сириуса. Ее.ли Сириус уда­ .лить на вто расстояние, то его можно будет увидеть то.лько в очень мощные те.лескопы. А ее.ли проделать обратную опе­ рацию и приб.лиаить S 3о.лотой Рыбы 118 химических элементов очень мала. Значит, все небесные тела состоят из тех же химических элементов, какие мы встречаем на Земле. Гиrаиты и кар.J J ики в иире авезд Количество энергии, излучаемое единицей поверхности звезды, скажем 1 м2, зависит от температуры звезды и растет с нею. У двух звезд с одинаковой температурой равные пло­ щади их поверхности излучают одинаково. Значит, если у двух звезд одинаковой темпе­ ратуры светимости различаются, например, в 100 раз, то во столько же раз различаются по своей площади и их поверхности. Большая Антарес 3веада Бете.льгейае так ве.лика, что внутри нее мог.ли бы раа­ меститься Со.лице и орбиты Меркурия, Венеры, Зем.ли и Мврсв. на расстояние Сириуса? Тогда авеада S 3о.лотой Рыбы будет светить как Луна в первой четверти. На авеад­ ном небе она окажется уже не обыч­ ной яркой авеадой, а как бы сверх­ sвеадой. S 3о.лотой Рыбы - очень инте­ ресная авеада. Ее светимость при­ мерно в ми.л.лион рва превышает свети­ мость Со.лица. Это самая ярка я на авеад, светимость которых в настоя­ щее время навестив.
поверхность в сумме излучает и больше энер­ гии.Ноуш · аров, форму которых имеют звезды, поверхность пропорциональна квад­ рату радиуса. Значит, в нашем примере звез­ да, у которой при той же температуре свети­ мость в 100 раз больше, имеет радиус или диа­ метр в 10 раз больше. Так, по светимости звезды, но с учетом раз­ личия температур можно вычислить ее радиус. Оказалось, что разнообразие в размерах звезд громадно, хотя и меньше, чем в их светимости. Вмирезвездсуществуюти карлики:, игиганты. НашеСолнцеидажезвезды значительно больше его считаются карликами. А ведь Солнце больше Земли по диаметру в 109 раз. Чем холоднее и краснее карлики, тем они меньше. .Красные карлики меньше Солнца по диаметру раз в десять, и, по-видимому, они составляют большинство звездного «насе­ ления». Чем звезды больше, тем реже они встре­ чаются в пространстве. Особенно редко встре­ чаются звезды-гиганты. В противоположность карликам они чем холоднее и краснее, тем больше, так что самыми огромными звездами являются красные гиганты. Диаметр красной звезды Бетельгейзе в созвездии Ориона более чем в 300 раз превышает диаметр Солнца, а красный Антарес в созвездии Скорпиона по диа­ метру в 450 раз больше Солнца. Такие звезды обычно наз ывают сверхгигантами. Желтый ги­ гант .Капелла из созвездия Возничего только в 12 раз больше Солнца. Одна из самых боль­ ших ныне известных звезд - VV Цефея. Внутри этого гигантского шара могли бы уместиться орбиты планет вплоть до Юпитера. Такие звезды сверхгиганты очень редки. Благодаря своей громадной силе света они видны нам на огромных расстояниях. С расстояния в 7 раз большего, чем расстояние до ближайшей звезды, наше Солнце выглядело бы слабой звездочкой, не видимой простым 30 пирамид Хеопса в :1 см3 Среди белых карликов есть один особенно интересный. Это авеада в созвеадии Кассиопеи. Диаметр ее вдвое меньше диаметра Земли, а масса в 2,8 раза больше массы Солнца. Ка­ кова же плотность вещества атой звезды? На Земле t ","• ero весил бы 36 т. На поверхности же самой звез• ды, где ' сила тяжести в 3700 тыс. раз больше, чем на поверхности Зем­ ли, он весил бы 36х3700 тыс. = =133 200 тыс. т. Это примерно вес тридцати пирамид Хеопса илн несколь- ЗВЕЗДЫ И ГЛУБИНЫ ВСЕЛЕННОИ глазом, а звезды-сверхгиганты с этого рассто­ яния сверкали бы ярче планеты Венеры. Массы звезд различаются не так сильно, как их светимости и размеры, хотя чем больше светимость звезды, тем больше и ее масса. Чтобы уравновесить сверхгиганта, брошенного на чашку весов, на другую чашку пришлось бы положить несколько десятков звезд, подобных Солнцу, и еще больше красных карликов, так как они в несколько раз легче Солнца. Поделив массу звезды на ее объем, мы уз­ наем среднюю плотность звезды. СредняЯ плот­ ность Солнца в 1 У2 раза больше плотности воды, а у красных карликов она много больше. Если бы была жидкость с такой плотностью, то в ней, как пробки, могли бы плавать утюги и паровозы. У гигантов и сверхгигантов плот­ ность газов, из которых они состоят, очень мала - в тысячи и в миллионы раз меньше плотности обычного воздуха. Особенно большой интерес представляют собой редко встречающиеся звезды - б е л ы е карлики. Такониназванызасвойбелый цвет и малые размеры. Эти белые и горячие звезды имеют массу примерно такую же, как Солнце, или несколько меньшую. Но эта масса утрамбована в малом объеме. Например, спут­ ник Сириуса меньше Солнца по диаметру в 30 раз, а по объему - в 27 тыс. раз. В результате его средняя плотность примерно в 30 тыс. раз больше плотности воды. Спичечная короб­ ка, если бы ее можно было наполнить веще­ ством спутника Сириуса, могла бы уравновесить вес школьников почти целого класса. У неко­ торых других белых карликов плотность еще больше, и их вещество в объеме спичечной ко­ робки уравновесило бы тепловоз. Что же это за необычное вещество? Оказывает­ ся, это такие же газы, какие мы знаем на Земле, только они находятся в особом состоянии. Атомы газов - сложные системы. Они состоят из ядер ких тысяч крупных океанских судов. А какова будет масса такой.звез ­ ды, если авезда при той же плотности будет с Солнце или со звезду-сверхги­ гант (как Бетельгейзе или Антарес)? В первом случае масса звезды будет составлять около 30 млн. солнечных масс, во втором- примерно в 6000 раз больше массы всей нашей Галактики. Но в действительности звезды-гиган­ ты и саерхгиганты имеют очень малую плотность и масса их лишь в немно­ го раз превышает массу Солнца. :1:19
. ЧТО МЫ ЗНАЕМ О ВСЕЛЕННОИ и обращающихся вокруг них электронов. Под действием давления их нельзя сблизить друг с другом больше, чем до взаимного касания их систем, не нарушив эти системы. В недрах белых карликов при очень высокой темпера­ туре атомы носятся с бешеной скоростью и при столкновениях разрушают себя. Из систем ядер и обращающихся вокруг них электронов они превращаются в неправильную смесь, «мешанину» из ядер и электронов. Размеры последних гораздо меньше размеров атомов как систем. Поэтому такие разрозненные час­ тицы можно сблизить гораздо теснее, отчего получается необычайно плотное вещество. Силой, сдавливающей газ до состояния плотного вещества, является вес вышележащих слоев звезды. Итак, и невообразимо разреженные сверх­ гиганты, и чудовищно плотные белые карли�и состоят из раскаленных газов; иногда эти газы Располо�кенне авеад в ковше Большой Медведицы в реаультате их собственных движений со временем наменяется: 1 - вид ковша несколько десятков тысяч лет нааад, 11 - в настоящее время, 111 - будет через uесколько десятков тысяч лет. 1.20 в звездах имеют такие свойства, какие неиз­ вестны у нас на Земле. Это еще один пример того, как изучение звезд помогает расширять наши физические знания, на основе которых развивается не только физика, но и техника. Частоспрашивают:естьлипотухшие звезды? Таких звезд мы не знаем. Все звезды хотя бы и слабо, но светятся. Можно утверждать, что если несветящиеся звезды и есть, то их очень мало, иначе бы они заметно влияли на движение остальных звезд. Почему это так? Потому, очевидно, что мы находимся в мире, полном жизни. Звезды во­ круг нас на необозримых расстояниях про­ цветают, а их упадок, увядание отодвинуты на какой-то огромный срок в далекое будущее. Излучательной способностью звезды надел ены на миллиарды лет, а свет даже самых далеких из них, известных сейчас нам, идет до Земли только сотни или тысячи лет. Поэтому таких звезд, которые «уже не светят, а свет их все еще идет к нам», по-видимому, не существует. Пары и тройки в эвеэднои иире Если вы посмотрите на третью с конца яр­ кую звезду в ручке ковша Большой Медведицы, то увидите, что близко-близко к ней есть звездочка послабее - ее спутник. Яркую звез­ ду арабы когда-то прозвали Мицаром, а ее спутника - Алькором. Звезда, обозначенная греческой буквой эпсилон (е) в созвездии Лиры, если смотреть на нее в бинокль, оказывается, состоит из двух очень близких друг к другу звезд. В телескоп такихдвойных звезд обнаруженомно­ жество. Иногда почти по одному и тому же направлению видны две звезды. В пространстве они находятся очень далеко друг от друга и не имеют между собой ничего общего. Но часто бывает, что такие звезды и в пространстве близки друг к другу. Иногда это звезды-близнецы и не отли­ чаются друг · от друга ни цветом, ни блес­ ком. Иногда же они разного цвета. Одна из них желтая или оранжевая, а другая голубоватая. Рассматривать их в телескоп очень интересно - они необычайно красивы. Физичес�и двойные звезды связаны друг с другом узами всемир­ ного тяготения, они возникли вместе. Как узнать, в каких случаях близость двух звезд только кажущаяся и в каких случаях
она реальная? На этот вопрос ответ дает тща­ тельное измерение видимого расстояния между звездами и их взаимного расположения. Если звезды взаимно близки и притягивают друг друга, то они должны обращаться около об­ щего центра масс - :ка�\ Земля вокруг Солнца или как Луна вокруг Земли. Это действительно и наблюдается, но период обращения звезд обычно очень долгий - десятки, сотни и даже десятки тысяч лет. Чем звезды ближе друг к другу, тем быстрее они обращаются по своим эллиптическим орбитам и тем короче период их обращения. Если движение очень медленное и период очень долгий, то трудно обнаружить, реальна ли близость двух звезд, потому что наблюдения двойных звезд ведутся только с конца XVIII в. , т. е. менее двухсот лет, а у многих двойных звезд период обращения зна­ чительно больше. Мы уже упоминали, что ярчайшая звезда неба Сириус - двойная. Спутник этой звезды­ белый карлик (о нем говорилось выше) обращается вокруг главной звезды за 50 лет и отстоит от нее в 20 раз дальше, чем Земля от Солнца. Ближайшая к нам звезда (видимая в южном полушарии Земли) - альфа Центавра в дей­ ствительности состоит из двух главных звезд, очень сходных с нашим Солнцем. Период их обращения почти 80 лет, а среднее взаимное расстояние в 23 раза больше расстояния от Земли до Солнца. У этих двух звезд есть далекий спутник. Он обращается вокруг них с крайне долгим периодом. Спутник - :красный карлик и нахо­ дится сейчас на своей орбите немного ближе к нам, чем обе главные звезды. Поэтому спут­ ника альфы Центавра называют Ближайшей (по-латыни - proxima) Центавра. Это ближай- Что дает Зеио1 1 е 6оо1 1 ьmе света? Подсчитано, что общий б.леск всех авеад, видимых в те.лесков, со­ став.ляет ми11ус 6,6 авеадuой ве.лич11ны. Это аначит" что все авеады в совокуп­ ности дают света примерно в 100 м.лн. раа меньше, чем Со.лице, и в 220- 280 раа меньше, чем по.лиан Луна. А какую п.лощадь на небе ааймут все авеады, ее.ли их соединить в одну авеаду? Может быть, ато будет очень бо.ль­ шая п.лощадь? Со.лице по своей температуре и си­ .ле на.лучения на единицу поверхно­ сти - средняя авеада. Ее.ли ero б.леск ЗВЕЗДЫ И ГЛУБИНЫ ВСЕЛЕННОИ шая к нам звезда, свет от нее идет к нам около четырех лет. Она от нас в 270 тыс. раз дальше, чем Солнце. Альфа Центавра-пример тройной з в е з д ы. Такие звезды гораздо реже, чем двойные, но бывают и более сложные системы. Звезды, входящие в состав двойных, тройных и больших систем, называют :компонентами этих систем. Посмотрим, например, в телескоп на Ми­ цара и Алькора в Большой Медведице. Ока­ зывается, Мицар сам состоит из двух звезд. А каждый из видимых в бинокль :компонентов эпсилона Лиры в свою очередь оказывается двойным. Спектральный анализ позволяет обнаружи­ вать двойственность таких звезд, у которых компоненты очень близки друг к другу и обра­ щаются по орбитам очень быстро. В самые сильные телескопы свет таких звезд сливается, и мы видим лишь одну звезду, но спектральный анализ свидетельствует о двойственности. Дело в том, что при взаимном обращении скорости двух звезд · направлены в противоположные стороны, и потому темные линии их спектра смещены в противоположные стороны. Линии спектра двойной системы оказываются раздво­ енными, и, когда скорость движения звезд этой системы по своим орбитам относительно нас меняется, меняется и расстояние между двойными линиями в спектре. Один из компонентов Мицара, который мы видим в телескоп, оказывается двойной звез­ дой с периодом обраще�ия около десяти суток, так :как звезды очень близки. Такимижетесными спектрально- двойными звездами, как их назы­ вают, являются некоторые :компоненты эпси­ лона Лиры - из тех, :которые видны раздельно в 100 м.лн. раа бо.льше б.леска нашей «единой авеады», то, очевидно, и ви­ димая п.лощадь ero а · 100 м.ли. раа бо.льше, а видимый диаметр до.лжем превышать диаметр «единой звеады» в 10 тыс. раз (У100 ООО ООО). Но мы анаем, что видимый диа­ метр Со.лица равен 30', и.ли 1800". Одна десятитысячная атой ве.личины со­ ставит непо.лныхО",2 (точнее, О', 180). Так ма.л будет диаметр нашей «еди­ ной авеады» , состав.ленный на всех авеад, доступных те.лескопу. Соответ­ ственно ма.ла будет и п.лощадь атой «авеады» на небе. 1.2:1
ЧТО МЫ ЗНАЕМ О ВСЕЛЕННОИ в телескоп. Итак, Мицар с Алькором - пример четырехкратной звезды, а эпсилон Лиры-пример шестикрат­ н ой звезды. В общем, двойные или даже кратные звезды не исключение, их много. По-видимому, в сред­ нем из каждых 3-4 звезд одна двойная. Наше Солнце - одинокая звезда. Около некоторых ближайших звезд обна­ ружены невидимые спутники малой массы. Их обнаружили по еле заметным движениям звезд под действием притяжения их невидимым спутником. Пока еще с достоверностью не уста­ новлено, являются ли эти спутники холодными планетами, еще более массивными, чем Юпитер, или же это крайне слабо светящиеся маленькие звезды. Представьте себе, что мы, жители планет11 1 , обращающейся вокруг одной из звезд в системе двух солнц. Какие изумительные картины увидели бы мы на :цебе . ! Из-за горизонта встает, например, громадный красный круг солнца, которое в сотни раз больше нашего. Немного позднее на небо выплывает ма­ ленькое голубое солнце. Постепенно оно исчезает за более массивным первым солнцем, чтобы потом снова выйти из-за него. Или же дни, залитые красным светом, чередуются с голубыми днями, а ночей нет. Какие причуд­ ливые комбинации солнц разного цвета и какая игра красок должны быть на планетах, нахо­ дящихся в системе кратных звезд! Однако у 1 ·О10203040506070 - � � Вверху - кривая изменения блеска звезды А.лго.ль; по горн­ аонта.ли указано время в часах. Вннау - схема затмений спут­ ника А.лго.ля. 122 двойных звезд вряд ли могут быть обитаемые планеты. У планет, обращающихся вокруг таких звезд, орбиты должны быть очень вытянуты, и на поверх ности планет не может быть постоя нных температурных условий, которые необходимы для жизни. ((Дьявое1 1 ьские» звезды Вторую по блеску звезду в созвездии Персея, обозначаемую греческой буквой бета (�), коrда­ то арабы назвали Алголь, что значит (<Дья­ вол». Дьявольскому наваждению они припи­ сывали то, что эта звезда второй видимой вели­ чины по временам ослабевает в блеске в 3-4 раза. Ведь остальные звезды отличаются посто­ янством своего света. Английский любитель астрономии, глухо­ немой юноша Гудрайк (1765-1786) выяснил закономерности в изменении блеска Алголя и дал им объяснение. Оказалось, что в течение 59 часов блеск звезды не меняется, затем в те­ чение почти 5 часов он падает, а в следующие то же почти 5 часов возрастает до прежнего уровня. Так с периодом в 2 суток 20 ча­ сов 49 минут блеск звезды испытывает коле­ бания, в точности повторяющие друг друга. Причина такого странного поведения звезды, как выяснил Гудрайк, заключается в том, что Алголь - двойная звезда. Орбита ее лежит почти в точности на нашем луче зрения. По­ этому когда звезды обращаются вокруг общего центра масс, то они по очереди частично за­ крывают для нас одна другую. Происходят периодические затмения. Впоследствии было обнаружено, что в про­ межутках между минимумами блеска, известными ранее, блеск Алголя немного ослабевает. Это означает, что спутник Алголя все же светится (Гудрайк полагал, что он темный) и общий блеск системы немного слабеет, когда менее яркая звезда закрыта более яркой. Ра.звитие науки подтвердило объяснение, данное глухонемым юношей. Алголь оказался тесной парой двух звезд с периодом обращения, равным периоду кажущегося изменения его блеска. Ничего дьявольского в этой звезде не осталось. Она теперь (<дьявольски» подроб­ но изучена. Сейчас известны сотни других двойных звезд, Подобных Алголю, блеск которых нal'rf кажется периодически меняющимся вследствие периодически повторяющихся затмений.
Мавкв Всео1 1 енноА-цефеиды У 3Везд типа Алголя меняется их видимый блеск вследствие периодических затмений од­ ной звезды другой, и светимость звезд при этом не меняется. Но есть звезды, действительно физически меняющие свою свети мость. Параллельно с изменением блеска более или менее меняются цвет и температура их, а ино­ гда и размеры. Среди звезд переменного блеска, называе­ мыхдлякраткостипростопеременными, наибольший интерес представляют ц е ф е и­ д ы. Их назвали так по типичной представи­ тельнице этого класса звезд - звезде дельта (о) в созвездии Цефея. С периодом в 5 суток 10 часов 48 минут ее блеск непрерывно меняет­ ся в пределах 3/4 звездной величины. Он воз­ растает быстрее, чем убывает. В минимуме блеска звезда краснее и.на 800° холоднее, чем в максимуме. Оказалось, что цефеиды - это пульсирующие звезды. Как у надувного рези­ нового мяча, их поверхность то увеличинается. то уменьшается. Но пульсирует, расширяясь и сжимаясь, все тело звезды. При сжатии ее происходит нагревание, а при расширении­ ох лаждение. Изменение размера и температуры поверхности звезды и вызывает колебания ее излучения. Цефеид известно очень много, и периоды изменения б.'lеска их различны, от нескольких часов до 45 суток, но у каждой в отдельности цефеиды период ее не изменяется. У цефеид есть два замечательных свойства. Во-первых, это звезды-гиганты и-сверхгиганты, видные нам с огромных расстояний. Из глубин мироздания они светят нам, как маяки для кораблей в море, и поэтому их называют маяками Вселенной. Во­ вторых, у цефеид длительность периода изме­ нения блеска тесно связана с их средней свети­ мостью. Чем больше светимость, тем длиннее пе­ риод изменения блеска. Это позволяет из легкодоступных наблюдений определить пе­ риод, а по нему узнать светимость данной цефеиды, т. е. ее истинную силу света. Но мы знаем, что видимый блеск источни­ ка света ослабевает обратно пропорционально квадрату расстояния. Поэтому, сравнивая ис­ тинную силу света данной цефеиды с ее види­ мым блеском, мы можем узнать ее удаленность от нас. Наша звездная система в основном состоит из звезд малой светимости, и притом очень от нас далеких. Определить расстояние до них ЗВЕЗДЫ И ГЛУБИНЫ ВСЕЛЕННОИ мы не можем. Цефеиды же среди общей массы звезд видны нам издали, как большие тыквы в огороде. Изучая их распределение в простран­ стве, мы как бы нащупываем костяк нашей звездной системы, ее остов и по нему можем су­ дить о форме и строении всей нашей звездной системы в целом. Заметим, что есть особый вид цефеид очень короткого периода - до 80 минут. Их свети­ мость умеренна и средняя светимость с длиной периода не связана. Изучение таких цефеид также представляет большой интерес для аст­ рономической науки. Вспыхи вающие и друrие ааrадочвые звеады Изучение цефеид свидетельствует о том, что мир звезд, хотя звезды живут миллиарды лет и изменяются медленно, - это не застыв­ ший в своей неизменности мир. Многие звезды испытывают быстрые, хотя и временные, изме­ нения грандиозного масштаба. Кроме цефеид, известны переменные звезды других типов. Например, есть звезды, подобные звезде оми­ крон ( о) Кита. Ее назвали Мира, что значит «удивительная». С периодом в 300 суток она меняется от 2-й звездной величины (как Поляр­ ная звезда) до 9-й, когда ее не видно даже в сильный бинокль. Но изменения блеска у нее не так правильны, как у цефеид. Есть звезды сполуправильными иссовершенно неправиль н ы ми. колебаниями блеска. В небольших пределах и неправильно блеск меняется у многих красных сверхгигантов, например у упоминавшихся выше Бетельгейзе и Антареса. У некоторых звезд блеск меняется лихо­ радочно и в очень больших пределах. Большое внимание астрономов привлекли ксебетакжетак называемые вспыхива­ ю щие звезды. Это красные карлики. Блеск у них обычно колеблется немного. Но изредка совершенно внезапно блеск их усиливается в несколько раз за доли минуты и так же быстро ослабевает. По-видимому, при таких вспышках из их недр на поверхность вырываются необы­ чайно мощные фонтаны раскаленных газов огромной яркости. Они и увеличивают об­ щий блеск звезды. Но мы пока не знаем, какими процессами вызываются эти вспышки. Не знаем мы также, почему на поверхности некоторых звезд образуются мощные магнит­ ные поля. :1.28
ЧТО МЫ ЗНАЕМ О ВСЕ . ЛЕННОЙ Вспышки новых и сверхновых авеад - ии ровые катастрофы В 1925 г. в Южной Африке один почталь ­ он - любитель астрономии - разнес почту и возвращался домой. Стало уже темно. Он остановился, чтобы окинуть взглядом зна­ комые созвездия. Вон там сияет Южный Крест, здесь - Центавр, а там - созвездие Живописца. Но что это? Почему так странно изменился его вид? Изменились очертания фигуры, образованной яркими звездами. В чем дело? В созвездии видна какая-то яркая звезда, которой тут вчера еще не было. Ведь это не пла­ нета. Планеты переходят из созвездия в со­ звездие за месяцы и даже за годы, да и созвездие Живописца не зодиакальное. В нем планеты не бывают. Ясно, в созвездии Живописца вспыхнула нов а я звезда. Почтальон немедленно сооб­ щил о своем открытии в ближайшую обсерва� торию, а та, как обычно, телеграфно известила центр экстренных извещений об астрономи­ ческих открытиях в Копенгагене. Через не­ сколько часов новую звезду в Живописце уже наблюдали многие обсерватории мира. Почтальон был не единственным любителем астрономии, которому посчастливилось открыть нео.жиданно вспыхнувшую новую звезду. Например, новую звезду в созвездии Персея в 190 1 г. открыл киевский гимназист Борисяк, новую звезду в созвездии Геркулеса в 1960 г. - норвежский любитель астрономии Хассель. Новые звезды вспыхивают неожиданно. Собственно говоря, это не новые звезды, а вспышки некоторых звезд, до этого светящих обычно, как нari: :I e Солнце, но более горячих, белого цвета. Далекая неприметная звездочка за 1-2 суток разгорается, и блеск ее усили­ вается в десятки тысяч раз. в это время она становится во столwо же примерно раз ярче Солнца. Если так вспыхнула близкая звезда, то в наибольшем бЛеске мы видим ее как звезду 1-й величины. Если же вспыхнула очень дале­ кая звезда, то и в наибольшем блеске она не привлечет к себе внимания и либо останется незамеченной, либо будет обнаружена через годы при сравнении друг с другом слабых звезд на фотографиях, полученных в разное время. Новыми такие звезды назвали в прежнее время, когда думали, что это· действительно появились новые, не существовавшие ранее звезды. Новая звезда в наибольшем блеске остается недолго, обычно около суток. Уже со следу- 1.24 ющего дня ее блеск начинает быстро падать, иногда плавно, иногда судорожно, как свет гаснущего костра, но чем дальше, тем медлен­ нее. Через несколwо лет она становится такой же, какой была до вспышки. Различными исследованиями установлено, что в нашей звездной системе ежегодно вспы­ хивают десятки или даже сотни новых звезд. Но мы замечаем лишь немногие из них, бли­ жайшие. А совсем близкие, кратковременно соперничающие с самыми яркими звездами неба, наблюдаются редко. Их видели в 1901, 19 18, 1920, 1925, 1934, 1940, 1944 гг. Чем лучше вы будете знать звездное небо, тем больше у вас будет шансов открыть новую звезду. Надо лишь каждый вечер по несколwу минут наблюдать знакомые созвездия. Почему так катастрофически растет блеск новых звезд? Оказывается, что у некоторых звезд под влиянием еще не вполне раскрытых внутренних физических процессов внезапно сры­ ваются их внешние оболочки, излучающие свет, и с огромной скоростью, достигающей 1000 км/сек, несутся в окружающее звезду пространство, раздуваясь, как мыльный пузырь. Такая обо­ лочка быстро увеличивает свою поверхность и излучает больше света. В наибольшем своем блеске раздувшаяся оболочка больше нашего Солнца по диаметру в сотни раз. Но, раздуваясь, оболочка новой звезды становится все более разреженной и прозрач­ ной. Блеск звезды начинает падать, хотя обо­ лочка продолжает нестись в пространстве с такой ·бешеной скоростью, что притяжение звезды не в силах ее затормозить. Через не­ сколwо лет после вспышки оболочка стано­ вится так велика, что ее можно легко наблюдать и следить за ее расширением. Наконец, она рас­ сеивается. Звезда во время вспыш1ш становится очень горячей, из нее вырываются облака, рас­ каленных газов. Но постепенно она успокаивает­ ся, как вулкан после извержения. У вулканов бывают повторные неожиданные извержения. Не бывает ли того же у новых звезд';! Да, некоторые из них через несколько десятков лет вспыхивают снова. Но у типичных новых звезд повторная вспышка (и притом более мощная) на памяти человечества наблюдалась лишь однажды. Мы до сих пор не знаем причины вспышек новых звезд, причины сбрасывания их оболо­ чек. Несомненно лишь, что в таюrх звездах 1 Фотография участка Млечного Пути. На об о роте: Фотография Крабовидной туман- _ .., ,. ности.
в какие-то моменты происходит бурное выде­ ление энергии, т. е. взрыв. При этом взрыве звезда теряет около одной десятитысячной доли своей массы, но не разрушается. Знаменитый датский астроном Тихо Браге в 1572 г. наблюдал вспышку новой звезды в созвездии 1\ассиопеи. Она некоторое время све­ тила так же ярко, 1<ак Венера, и поколебала господствовавшие тогда религиозные предста­ вления о неизменяемости мира. В последнее время выяснилось, что новая звезда в 1\ассиопее не была обыкновенной новой звездой. В наибольшем блеске ее истинная сила света была больше, чем у обычных новых звезд, в десятки тысяч раз. Образно говоря, мы можем наше Солнце сравнить с ночным светлячком, новую авезду со свечой, а с в е р х­ н о в у ю (так назвали такие звезды, как звез­ да, которую наблюдал Тихо Браге) - с про­ жектором. Сверхновая звезда светит так же, как гигантская звездная система, состоящая из миллиардов солнц, подобных нашему. · Чудовищные силы природы, порождающие мировые катастрофы в виде вспышек сверх­ новых звезд, учеными еще не разгаданы. Быть может, их тайны раскроете вы, юные читатели, зная то, что известно нам , и используя методы и приборы будущего, которых у нас еще нет. Наука развивается коллективными усилиями разных народов на протяжении многих веков. К 1054 г. относится летописная запись о вспышке яркой звезды в созвездии Тельца. В XVIII в. француз Месье в этом же созвездии открыл Крабовидную (похожую на краба) туманность - слабо светящееся небольшое пятно. В начале ХХ в. американские астрономы установили, что эта туманность - газовое облако и рас­ ширяется со скоростью, равной 1000 км/сек, а голландский ученый Оорт показал, что ту­ манность находится на месте сверхновой звезды, 1юторая, как было записано в летописи, наблюда­ лась в 1054 г., т. е. более 900 лет назад. При наблюдаемой скорости расширения она дол­ жна была начать расширяться как раз в год вспышки сверхновой звезды. Значит, при ее вспышке возникла Крабовидная туманность. В середине текущего столетия обнаружи­ лось, что Крабовидная туманность является одним из самых мощных источников космичес­ кого радиоизлучения. Она, как радиомаяк, щлет радиоволны во Вселенную. Советские ученые объяснили это тем, что в туманности есть магнитное поле, тормозящее электроны (мельчайшие частицы электричества), которые 11осятся там со скоростями, близкими к ско- ЗВЕЗДЫ И ГЛУБИНЫ ВСЕЛЕННОП рости света. Эти электроны возникли при вспышке сверхновой звезды, которая и на­ блюдалась в 1054 г. В каком состоянии нахо­ дилась звезда в то время и в каком состоянии она находится теперь, мы еще не знаем. Сверхновые звезды - явление крайне редкое. Последней сверхновой в нашей Галактике была звезда, вспыхнувшая в созвездии Змееносца в 1604 г. Ее наблюдал 1\еплер. Даже в таких гигантских звездных системах, как наша, вспышка сверхновой звезды бывает только один раз за несколько столетий. На наше счастье, современные телескопы позволяют видеть множество других звездных систем, подо . бных нашей.. И вот, то в одной, то в другой из них наблюдается иногда вспышка сверхновой звезды. 1\ сожалению, они так да­ леки от нас, что хорошо изучить их не удавалось. Но в последние годы обсерватории ряда стран договорились между собой устроить «облаву» на сверхновые звезды, специально «Караулить» их вспышки. И это дало свои результаты. Теперь в далеких звездных системах ежегодно наблю­ дают около десятка сверхновых звезд. Выяс­ нилось, что есть различные типы сверхновых звезд. Особенности вспышки каждой сверх­ новой звезды тщательно изучаются. Звеа;.;вые скопо1 1 е11ия и косиическая ПЫо1 1 Ь Летней ночью перед. рассветом на востоке над горизонтом поднимается маленькая, тесная группа слабых звезд - Плеяды. В народе ее называют Сто жары. Обычно в эtой группе видно 6 звезд, но зоркий глаз видит от 7 до 11 звезд, а в телескоп их можно насчитать там более сотни. · Поле зрения телескопа усыпано ими, как бриллиантовой пылью. Звезды в Плеядах рассыпаны хаотично, это пример рассеянного звездного скопления. Вокруг яркого Альдебарана, крас­ ной звезды, называвшейся в древности Глазом Тельца, находится еще более рассеянная груп­ па звезд - звездное скопление Г и ады. Та­ ких звездных скоплений мы знаем около семи­ сот. Число звезд в них редко превышает сотню. Но существуют скопления гор . аздо большего размера и с несравненно большим числом звезд. Этошаровые скопления. Звезды в них (мноrо сотен тысяч) концентрируются к центру скопления. Занимаемое ими пространство имеет :125
ЧТО МЫ ЗНАЕМ О ВСЕЛЕННОЙ Фотография шарового звездного скоппения в созвездии Геркупеса . шаровую форму, отчего они и получили свое название. Но даже и ближайшее к нам шаровое скоп­ ление находится так далеко, что для невоору­ женного глаза кажется маленьким, еле замет­ ным пятнышком. Только в сильный телескоп на его краях, где звезды расположены реже, они видны в отдельности. Если бы среди звезд этого скопления мы поместили наше Солнце, то в самый сильный телескоп оно было бы видно у границы видимости, потому что скопление очень далеко от нас и те из звезд в нем, которые Фотография звездного скоппения Ппеяды. :126 различает такой телескоп, гораздо ярЧ:е нашего светила. Одно из ближайших к нам шаровых звездных скоплений находится в созвездии Геркулеса. В летний вечер, пользуясь звездной картой, вы можете найти его в бинокль. Оно имеет вид как бы размытой туманной звездочки. В обычный телескоп скопление видно как боль­ шое туманное пятно, и только в сильный теле­ скоп видно, что это скопление множества звезд. R центру скопления они расположены так тесно, что их свет сливается в сплошное пятно. Поперечники рассеянных скоплений типа Плеяд невелики. Луч света пробегает их от края до края за несколько лет. Поперечники же шаровых скоплений значительно больше, и луч света пробегает их за десятки световых лет. Трудно даже с определенностью уста­ новить границы шарового скопления, они легко сливаются со звездами окружающего пространства. Мы знаем более сотни шаровых скоплений, из них даже ближайшие к солнечной системе отстоят от нас на многие тысячи световых лет. Эти огромные расстояния долго не могли уста­ новить. Их определили, когда в шаровых скоп­ лениях нашли маяки Вселенной - цефеиды. Истинная сила света цефеид известна, и, сравнивая ее с их видимым блеском, можно было рассчитать расстояние до них, а тем са­ мым и до шарового скопления, в котором они находятся. Вообразите себе, как сверкало бы бесчис­ ленными яркими звездами небо, если бы мы находились внутри шарового скопления. Ведь там звезды расположены во много раз ближе друг к другу, чем в окрестностях нашей сол­ нечной системы. Шаровые скопления - самые старые обра­ зования в нашей звездной системе. Их возраст исчисляется миллиардами лет. Рассеянные скопления имеют разный возраст, но в общем они считаются более молодыми системами. Самые молодые из них содержат горячие ги­ гантские звезды и возникли «всего лишь)) не­ сколько миллионов лет назад. Мы видим лишь ближайшие из рассеянных звездных скоплений, отстоящие от нас на сотни, иногда на несколько тысяч световых лет. Все они екучиваются в полосе Млечного Пути. Более далекие из них нам не видны, потому что в слое звезд, образующих Млечный Путь, много облаков космической пыли. Эта пыль ослабляет свет далеких звезд, расположенных за такими облаками. Даже Солнце тускнеет, когда его заслонит облако пыли, поднятой на дороге
грузовой автомашиной. Из-за облаков косми­ ческой пыли десятки тысяч рассеянных скоп­ лений, которые, вероятно, существуют в нашей звездной системе, остаются для нас неизвест­ ными. Те же Плеяды целиком погружены в огром­ ное пылевое облако. Яркие звезды этого скоп­ ления освещают вокруг себя пыль, как фонарь освещает ночью окружающий туман. На сним­ ках с долгой выдержкой главные звезды Плеяд даже тонут в окружающем каждую из них светлом тумане - в облаках пыли, освещенных ими самими. Так, пылевые облака, заслоняя свет звезд, представляясь даже в виде темных пятен на сияющем фоне Млечного Пути, вы­ глядят как светлые туманности, когда близко от них есть яркая звезда, способная их осве­ тить. Космическая пыль, как всякая пыль, светит лишь отраженным светом. Однако космическая пыль очень мелкая. Когда свет проходит через нее, то синие лучи ослабляются сильнее, чем зеленые, зеленые - сильнее, чем желтые, а желтые - сильнее, чем красные. Поэтому на пути к нам через пылевую среду свет звезд не только ослабляет­ ся, но становится более желтоватым, даже красноватым. (Из белого света звезд сильнее поглощаются голубые лучи и остается больше желто-красных лучей. ) Одно И3 особенно близких и плотных об­ лаков космической пыли видно как черное пятно на фоне Млечного Пути вблизи созвездия Южного Креста. Моряки прозвали это пятно «угольным мешком». Черное пятно поменьше и не столь темное, но хорошо заметное, можно видеть и с северного полушария Земли. Это пятно возле яркой звезды Денеб И созвездия Лебедь. Когда-то думали, что черные пятна в Млечном Пути - это дыры, просветы в тоJ1ще образующих его звезд. Полагали, что в этих местах мы смотрим в зияющую пустоту миро­ вого пространства. Оказывается наоборот - здесь перед нами «занавески», иногда скрыва­ ющие от нас даже и не очень далекие звездные области. Космическая пыль представляет для ученых огромную и досадную помеху. Она и искажает цвет звезд, и ослабляет их блеск, а более да­ лекие из них делает совсем невидимыми. Целые области мирового пространства недоступны для оптических наблюдений из-за космической пыли. Ее влияние приходится учитывать, а для этого нужно кропотливо, шаг за шагом изучать, сколько и где космической пыли расположено по каждому направлению. ЗВЕЗДЫ И ГЛУБИНЫ ВСЕЛЕННОП В малой доле космическая пыль происходит от столкновения и разрушения мелких твердых тел, но в своей основной массе она возникает, вероятно, вследствие сгущения межзвездного газа, о котором мы теперь и расскажем. Гааовые тунаиности и нежавеадныlt гаа Безвоздушность, «пустота» межзвездного пространства относительна. Это пространство заполнено не только полями тяготения, маг­ нитными полями, лучами света и тепла, несу­ щими энергию. Там носятся мельчайшие пы­ линки, молекулы и атомы газа. Этот невидимый газ был обнаружен по линиям поглощения в спектрах звезд. Ведь на большом протяжении даже такой разреженный газ поглощает опре­ деленные лучи из света звезд, который его пронизывает. Возникновение радиоастрономии позволило обнаружить этот невидимый газ и изучать его движение по тем радиоволнам, которые он излучает. Радиотелескопы позволяют прощупывать облака межзвездного газа на таких далеких от нас расстояниях, где в обычные телескопы звезды уже не виднь1 из-за поглощения их света межзвездной пылью. Для радиоволн эта пыль почти прозрачна. Для них прозрачны и обла­ ка, через которые мы не видим звездного неба. Для радиоастрономов погода всегда ясная. Радиотелескопы каждую ночь шарят по небу и обнаруживают радиоизлучение, идущее либо от облаков межзвездного газа, либо от остатков сверхновой звезды, или еще от чего-либо. Заме­ чательны возможности современной науки! Посмотрите в ясную безлунную зимнюю ночь на прекрасное созвездие Ориона, блещущее в южной стороне неба. Под тремя яркими звез­ дами пояса этого мифического охотника найдите три слабые звездочки, образующие короткую вертикальную линию - меч Ориона. Вокруг средней из них в бинокль видно слабое туман­ ное мерцание. Это знаменитая газовая д и ф­ ф у з н а я (бесформенная) туманность Ориона. Она представляет собой громадное облако газа, в которое погружено много звезд. Только фотография способна выявить всю красоту и всю сложность структуры этого газа, охваченного медленными вихревыми движени­ ями, как �шубы табачного дыма. Из газа, содер­ жащегося в этой светлой газовой туманности (к которой примешана и пыль), можно было бы «ИЗГОТОВИТЬ>> сотни солнц. Да они и в самом :127
ЧТО МЫ ЗНАЕМ О ВСЕЛЕНПЩI деле, наверно, где-то во3никают И3 га3а. Только своим во3никновением они обя3аны не кому-то, а силам всемирного тяготения . , которое кон­ денсирует ра3реженный га3 в уiiлотненные га3овые шары-3ве3ды. Но обра3овавшиеся И3 га3а 3Ве3ды светятся уже сами, 3а счет содер­ жащихся в их недрах источников энергии, которая выделяется в ре3ультате атомных пре­ вращений. fа3овые же туманности светятся лишь тогда, когда в них или побли3ости есть очень горячие голубоватые 3Ве3ды. Их мощное ультрафиолетовое и3лучение (к нему относятся и рентгеновские лучи, которыми полЬ3уются в медицине для просвечивания больных) 3а­ ставляет га3 светиться. Это свечение га3а не­ сколько сходно с тем свечением, :какое про­ исходит в трубках с ра3реженным га3ом, чере3 который пропускают электрический ра3р11д. Если нет поблизости горячей 3ве3ды, то и облако га3а остается невидимым. fа3овые туманности, как и зве3ды, в основном состоят И3 водорода. Кроме него, в них есть· другие легкие га3ы - Фотография кольцеобразно й планетарно й туманност11 а со­ авездии Лиры . 128 гелий, а3от, кислород - и частицы более тяже­ лых химических элементов. Лучшие насосы, откачивающие во3дух в 3ем­ ных лабораториях, не могут со3дать такого вакуума, такого ра3режения га3а, какой суще­ ствует в газовых туманностях. Разница в плот­ ности га3а в туманности и в лучших 3емных ва:куумах такая же, как в плотности свинца и земного вакуума. Свечение га3ов в туманности мы видим потому, что толща ее громадна: от одного края га3овой туманности до другого свет идет несколько лет, а общая масса туман­ ности обычно составляет десятки, сотни, а иногда и десятки тысяч масс Солнца. .Какие красивые и причудливые формы при­ нимают га3овые диффу3ные туманности! .Какие нежнейшие рисунки и сплетения обра3уют их волокна! В созвездии Лебедя находятся туман­ ности, про3ванные 3а свой вид: Пеликан, Се­ верная Америка, Рыбачья сеть. В со3вездии Единорога есть туманность Розетка. Наряду с большими клочковатыми, раз­ мытыми или волокнистыми диффу3ными туман­ ностями существуют очень маленькие, правиль­ ной округлой формы-планетарные. Их на3вали так 3а внешнее сходство с дисками планет (так выглядят самые далекие планеты в телескоп). В центре каждой планетарной туманности есть очень слабенькая 3Ве3дочка - ядро. Это самые горячие И3 зве3д. Их температура дохо­ дит до 100 и более тысяч градусов. От их излу­ чения и светится планетарная туманность. Планетарные туманности, очевидно, недол­ говечные обра3ования и могут быть видимыми около 10 тыс. лет. Они медленно, со скоростью нескольких километров в секунду, расширя­ ются в пространстве и со временем рассеются. Несомненно, такие туманности образуются за счет газов, выделяемых 3Ве3дой, но не с та­ кой бешеной скоростью, как это бывает у новых зве3д, сбрасывающих свои оболочки. Масса планетарных туманностей мала - она составляет всего лишь сотые доли массы Солн­ ца. Химический состав их такой же, как у диф­ фу3ных туманностей и у 3вездных атмосфер. У планетарных туманностей наблюдаются интересные формы. Многие И3 них кольце­ образны, как, например, туманность в со3ве3- дии Лиры. Есть туманности, которые 3а их фор­ му на3ваны Совой, Сатурном, Гимнастической 1 Фотограф11н спиральной галактики М 51 в созвездии гончих 11008. .. . Н а .обо р о т е: Фотография спиральной rа.1 1 акти- - кн в созвездии Андромеды.
гирей. Всего планетарных туманностей известно уже свыше 500; приме рно столько же известно и диффузных туманносте й. Газ , собранный в облаке-туманности , как с ве тящийся, так и . несветящийся, концентри­ руется в полосе Мл ечного Пути , где имеется и много ра ссе янных з ве здных скоплений. Не ­ которые из них це ликом погружены в газовые туманности . Откуда бе рется в мировом про­ ст ранстве столько газа? Часть его может являться остатком тех газов, из ко торых когда-то возникли звезды. Вероятно , они возникают из него и сейчас . Наприме р, недавно наблюдался случай, когда в очень маленькой туманности появилась очень слабая звездочка , ко торой раньше тут никогда не видели . Но часть газа, как это показал автор данной статьи , во зникает и тепе рь . Ведь мы видим, что в ми ровое пространство все время ра ссеивает­ ся газ , вы брошенный новыми и сверхновыми звездами , ядрами планетарных туманносте й и даже обычными звездами . Подсчет показы­ вает , что этого газа ежегодно поступает из звезд в окружающее их пространство очень много . М.жечиыl Путь в ГВdактвка, в которой иы ясввеи Наша солнечная система - маленькая час­ тица громадной звездной системы , ко торую называютГалактикой.ВГалактикувхо­ дят все те зве зды , которые мы видим в созве з­ ди ях и невооруженным глазом ив телескоп . В ее составе находятся и все те зве зды , из которых состоит серебрист ая полоса Млечного Пути. Вероятно , вы ее видели в темные осенние ночи . Мле чный Путь опоясывает все небо , ка к гигантская свет ящаяся лента . В телескоп вид­ но , что это скопление множества слабых , дале­ ких звезд. Более яркие , близкие зве зды распо­ ложены тем гуще , че м они ближе к средней линии Мл ечного Пути. Среднюю линию Млеч­ ного Пути называют галактическим экв а т о р о м. Плоскост ь галактического экватqра - это плоскость симметрии нашей звезд­ ной системы. Вдоль этой плоскости наша система тянется во всех направлениях дальше всего . И в пространстве зве зды скучиваются к этой плоскости. Скучив аются к ней и рассеянные зве здные скопления , и все га зовые туманности, и облака ко смиче ской пыли. Т о лько шаровые зве здные скопления и зве зды некоторых типов 89д.э.т.2 ЗВЕЗДЫ И ГЛУБИНЫ ВСЕЛЕПНОИ не подчиняются этому закону . Он и заполняют сфероидальный объем, концентрируясь со всех ст орон к центру Галактики. Из- за облаком пыли, ослабл яющих свет далеких звезд, очень трудно вы яснит ь подроб­ ности строения Галактики. Наша солнечная система находится очень близко к галактичес­ кой плоскости, в ко торой зве зды ра сположены наиболее тесно . Свет всех далеких и сла­ бых зве зд сливает ся для нас в сплошное светя­ щееся ко льцо Млечного Пут и. Схематическое изображение нашей Галактики в поперечном сечении. Стрелкой показано место в ней солнечной системы. Велика и грандиозна наша Галактика . От одного ее кра я до другого свет бе жит почти 100 тыс. лет, а ведь от ближайшей звезды он доходит до нас приме рно за 4 года . Есл и бы мы могли посмотреть на нашу Га­ лактику извне , находясь дале ко за ее преде­ лами , то убедились бы, что она сильно сплю­ щена : ее диаметр в нескол ько ра з бол ьше «тол щи ­ ны». С ре бра она должна быть видна в форме веретена или линзы . В середине она толще, и к ее центру звезды с:�tучиваются еще сильнее . В се редине Галактики находится ядро - не что вроде гигантского шарового скопления звезд. ,От нас до ядра Галактики около 25 тыс. световых лет , а до ее края нескол ько ме ньше . Чем ближе к краю Гала�<т ики, тем ра зреженнее звезды . В звездном городе - Галактике - мы живем ближе к ее о«ра ине . Ядро Га лактики видно от нас в сторону со зве здия Стрельца . В летние ночи оно видно в южной ст ороне неба невысоко над гори зонтом. Ядро это должно было бы сверкать ка к очень яркий участок Млечного Пути. Но , к сожалению , его засло­ няют от нас облака космическо й пыли, чере з которые его свет не доходит до нас . Ядро Галак­ тики можно наблюдат ь , только применяя осо­ бые способы фо тографиро вания. Не так да вно выяснилось , что Галактика вращается - все зве зды с разной скоростью вращаются вокруг ее центра . И наша солнечная система со скоростью около 200 км в секунду J.29
ЧТО МЫ ЗНАЕМ О ВСЕЛЕННОП несется по св оей орбите вокруг центра Га лак­ тики . На завершение одного оборота ей требует­ ся примерно 250 млн . лет . Сколько же зве зд, ск олько со лнц. входит в со став Га лактики? Их в не й более 100 млрд. Вокруг многих из них должны быт ь планетные системы . Даже если только на тысячу звезд приходится лишь одна обитаемая плане та, то и тогда во всей Галактике таких планет должно быт ь целых 100 мл н. Сравнивая нашу Галактику с другими ги­ гантскими зве здными системами, о которых ниже будет ра ссказано , и сопоставляя ра з­ личные данные , можно сказать , что у Га лак­ тики сп иральное строе ние . Из ее ядра выходят две (и ли более) сп иральные ветви . Они со стоят из звезд , из га зовых и пылевых туманностей и закручив аются вокруг ядра. Расположение , спиральных ветвей точно еще не известно , но мы находимся ме жду ними , а са мые го рячие и яркие зве зды группируются в зве здных обл аках, обра зующих ·спирал ьные ветви. Другие гае1 1 актики­ островные всее1 1 енные Из све тлых туманных пятен, которые видны на небе или на его фот ографиях, лишь немногие га зовые ял и освещенные пылевые туманности входят в со став нашей Га лактики. Бол ьшинство видимых на небе туманно­ ст ей - это звездные си стемы ги гантских ра з­ меров . Они находятся далеко за пределами нашей Галактики . Это - другие галактики, галактики с малой буквы . Если наша Галактика как бы зве здный город или зве здный остров в безбре жном океане Вселенной , то другие га лактики - это другие зве здные города , дру­ гие острова Вселенной . Как острова в океане , гал актики образуют местами архипелаги - ск опления десятков , а иногда и тысяч галактик . Наша Га лактика - одна из оче н ь крупных. В южном полушарии неба есть два бол ьших светлых пятна . В че сть великого мореплавателя Ма геллана они на званы Магеллановыми Обла­ ками . Это как бы два обры вка Мл ечного Пути. Выяснил ось, что и Большое и Ма лое Магел­ лановы Облака - галактики неправильной формы . В то же время они - сп утники нашей Галактики и от�тоят от нее на ра сстоянии около 120 тыс. св етовых лет. По разме рам они з нач'и ­ тельно меньше нашей Галактики, но все же являются довольно крупными зве здными сие- :180 Фотография аеретеи , ообрааиой туманност и в соз вез;\ИИ Волос Вероники (вид с ребра). темами. Их диаметры достигают 26 и 17 тыс. световых лет . Подобно нашей Галактике , они состоят из зве зд всевозможных типов и из газо­ вых и пылевых туманностей . В них есть рассе­ янные и шаровые зве здные скопления . В со зве здии Андро меды есть бол ьшая и из­ вест ная с древности туманност ь. Осе нью ее нетрудно найти на небе при помощи зве здной карты . Фотоtрафии показыв ают , что это спи­ ра льная зве здная система . Свет от нее доходит до нас за fl/ 2 миллиона лет . Сходство между га лактикой в Андр о меде и нашей Гал,актикой так велико , чт о, гл ядя на нее , вы можете себе пре дставить, чт о это и есть наша Га лактика. Она си льно наклоне н а, и потому мы видим ее продолговат ой. Солнеч­ ную систему надо был о бы представит ь се бе находящейся за пределами спиральных ветвей , которые видны на фотографии . Разреженные части' этой системы тянутся еще далеко за пре­ делы ярких спиральных ветвей ее внутренней
части. По размерам и массе галактика в Андро· меде больше нашей Галактики. "У нее есть тоже маленькие галактики-спутники. Но они имеют не спиральную форму и не клочковаты, как неправильные галактики - Магеллановы Об­ лака. Это эллиптические галактики, в частности шаровые. Две из них показаны на фотогра­ фш1-одна в проекции на спиральную галактику, другая в стороне, продолговатая. Они выгля­ дят как сплошные пятна, потому что в них звезды не очень ярки и расположены очень тесно. На таком же расстоянии от нас, как эта груп­ па, в созвездии Треугольника, находится еще одна спиральная галактика. Она меньше нашей о ::Е • о Сравнение квадратов, изоб­ раженных на рисунке, дает ::Е нагляд ное пре;1ставление о со раамерах доступной дш1 о наб.�юдения части Нселен­ ной. Масштаб от квадра та i; квадрату увеличивается в 10 тыс. раз, кроме после11- него 1<вадрата, масштаб ко­ т орого по сравнению с пре­ дыд�·щ11м квадратом ув ели­ чивается в 100 тыс. раз. " ::Е :i: § ЗВЕЗДЫ И ГЛУБИ НЫ ВСЕЛЕННОИ Галактики, видна почти плашмя, более развер­ нута, и очертания ее клочковатых спиральных ветвей хорошо видны. А есть спиральные галактики, повернутые к нам ребром и похожие на веретено. Обратите внимание на те11шую полосу вдоль их э1.;вато­ риальной, или галактической, плоскосп1. Это скопление п•ылевых облаков. Они задерживают свет звезд, расположенных за ними. Примерно так должна выглядеть и наша Галю<тика, если бы мы могли видеть ее со стороны в ее галак­ тической плоскости. Мы назвали наиболее ти­ пичные формы галю<тик, но мир островных вселенных очень разнообразен. Част• COJlllllfHOI CICTIMW Расстояние до бпижаifwих звезд • Система rJ. Центавра еСопнечАая система наблюдения часть о: : .. .., CD �J' � u: : ::i tlS .,/)ф 2i � :>. ,(\ о 1- \}" :S:• g\Р C:f ::Е � Q .. . • "· ct ф Q. 1- (.) 11 11 .. .. " al• с( о .. . . 1- ф ID (.) ., ,. ::Е о "' о .t-,,. .. .. ф с:- 1- ф ID ·(.) gо ..,. + "' 1- ф с: : · ID (.) 8 ·-L-1. .:�=: :. .- -1 Наша •Галактика с( Q. с: : :; ; 9• :13:1
ЧТО МЫ ЗНАЕМ О ВСЕЛЕННОИ Спиральные галактики: наша , в Андромеде и в Треугольнике , со спутниками дв ух первых из них, обра зуют Ме стное скоплен ие галак­ тик . Т аких групп во Вселенной множество. В со зве здии Девы есть огромное облако . Оно сост оит · из сотен галактик. Это центральная ча ст ь , ядро скопища тысяч галактик , к которо­ му принадлежит и Ме стное скопление галактик . Диаметр такой С верх галакти к и, как ее называют , составляет около 100 млн . све­ товых лет , а общая ее масса ра вна примерно квадриллиону солнечных масс . Известно много других скоплений галактик и отдел ьных гал актик , ра ссеянных между ними. Все го по фотографиям , сделанным наи­ больш им в мире телескопом , можно был о бы насчитать свыше миллиарда зве здных систем , подсtбных нашей . Ест ь все основания полагач" чт о все . доступные ныне дл я наблюдений об­ ласти Вселенной вх одят в состав системы еще более грандиозной, чем Сверхгалактика. Эту сисrему называют Ме'Та·галактикой, но до границ ее мы еще не до брались. Свет наиболее да ле ких галактик, доступных" сейчас нашему наблюдению , дохо дит до нас через несколько миллиардо в лет ! Когда он их покинул , на Земле еще не был о никакой жизни . А при помощи ра диотелескопов мы принимаем изл уче ние ра диоволн и от еще более далеких галактик. Эти ра диоволны оставили свои галак­ тики задолго до того , ·к ак образовалась наша Земля. Некоторые галактики излучают радио ­ волны с потрясающей мощностью . По-види­ мо му, в них существует магнитное поле , в ко­ торо м со скорост ью , близкой к скорости света , носятся электроны и другие элементарные час­ тицы . Ма гнитное поле тормозит их дв ижение , а это вызывает ра диоизлучение. Изуче ние галактик продвигается быстрыми ш аг ам и, и уже скоро мы будем глубже знать , как они возникают и ра звиваются. К числу временных загадок , J{Оторые до лж­ ны быт ь ра згада ны , относится и «красное сме­ ще ние» в спе ктра х галактик . Линии их спектра смеще ны к красному концу, и тем сильнее , че м галактики да льше от нас. Если этот сдвиг линий обусловлен их движением (а по-види­ мому , это так) , значит , .они удаляются от нас , 11 тем быстрее , чем дальше находятся. У одной из далеких галактИI{ снорост ь составляет почти п оловину скорости света! Некоторые ученые объясняют это образованием галактик вслед­ ствие взры ва очень плотной массы . В ре зуль­ тате та:�< ого 1щрыва са:ь�:ые . быстрые «осколкю>, J.S: превратившиеся в галактики, успели отлететь дальше всего от ме ста взры ва . Однако спра" ведлива ли такая догадка , покажет будущее . Бесконе чнаа В сеdеннаа в наш адрес в неn Развитие науки безгранично отодвигает границы известной нам части Вселенной и под­ тверждает марксистское учение о бесконечности Вселенн ой. Продвигаясь в познании Вселенной вперед, мы будем встречать все новые и новые миры, и так без конца... Каково же наше место в этой бесконечной Вселенной? Ответ на это мо жет да ть сле ­ дующий наш с вами адрес: Бесконечная Вселенная "Наша" Метагалактика "Наша" Сверхгалактика "М.естное скопление" галакти.к Галактика Звездное облако "Местная снсте.ма" "Наша" солнечная система Планета Земли Материк Евразии СССР и 1·А • КАК ПРОИЗОШ.JIИ ЗЕМJl.Я И ДРJ7ГИЕ НЕБЕСНЫЕ TE.JIA Откуда взялись Земля, Солнце , Лун а и зве­ зды? Всегда ли они были такими , какими мы их сейчас видим? Люди интересовались этими вопросами с давних пор, но правил ьно ответить на них было невозможно , потому что дл я этого надо было сначал а узнать, что же эти светила собой пред­ ставляют , как они движутся , какова их физи­ ческая природа.· В древности под влиянием ре лигиозных уче ­ ний складывались легенды о сотворении мира . В ра зных странах и в разное время эти легенды
КАК ПРОИЗОШЛИ ЗЕМЛЯ И ДРУГИЕ НЕБЕСНЫЕ· ТЕЛА бы:ли ра зл ичны , но всегда в них высказывалась одна и та же мысл ь: ми р создан по воле сверхъ­ естественных сил - богов - и с тех пор не из­ ме няется , а существует таким , каким был создан и каким мы его видим. В эти легенды люди верили , потому что не знали де йствительных причин явлений приро­ ды . Ведь только в XVIII в. был открыт вели­ кий закон природы о сохра нении веществ а и движения . Может ме няться только состояние веществ : например, водяной пар превращается в воду или вода превращается в лед , а сами ве­ ще ства остаются. То же происходит и с эне р­ ги ей : например, эне ргия движения воды на гид роэлектростанции превращается в электри­ чество, которое приводит в движение машины, освещает улицы го ро да и т. д . Энергия не унич­ тожается, она только меняет свою фо рму . Не понимая и не зная это го , но наблюдая, как человек своим трудо м может создавать ра з­ ные предметы , люди считали , что и весь мир сделан каким-то существом, но , конечно , су­ ще ством нео бычайно мо гуще ственным. Так и поддержив ались ра зличные ле генды и ре ли­ ги озные мифы о сотворении мира . Но постепенно , начиная с вел икого откры­ тия Коперника , накоплялись знания о строе­ нии солнечной системы и звездного мира . Эти знания со временем и послужили основой дл я создания научных гипотез о происхождении небесных тел . Научное предположение о происхождении Земли и други х небесных тел впервые выдвинул немецкий фил ософ И. l\ант . Это было в 1755 г. В конце того же века , не зная ничего о мыслях l\анта , к сходному заключению пришел французский ученый Лаплас . l\ант и Лаплас обратили внимание на то , что Солнце горяче е, а Земля хо лодная и по своему ра змеру мн ого меньше , чем Солнце. В то же время Земля - лишь одна из пл анет. Все планеты обращаются вокруг Солнца почти по окружностям , в одну и ту же сторону и поч­ ти в одно й и той же плоскости . Это составляет основные отличител ьные че рты солнечной си­ стемы , которые должны быть объяснены в пе р­ вую очередь . l\ант и Лаплас утв ержд али , что в природе все непрерi.1в но изменяется , ра звивается. И Зем­ ля и Солнце ра ньше были не такими , какие они сейчас , а составл яющее их вещество существо­ вало совсем в другом виде . Лаплас обосновал свою гипотезу более убеди­ тельно. Он считал , что когда-то сол нечно й систе­ мЬ1 не был . о , а была первичная ра зреже нная и ра скаленная газовая туманность с уплотнением в центре . Она медленно вращалась, и ра змеры ее были больше, чем теперь поперечник орбиты с.а.мо й удаленной от Солнца пл анеты. Притяжение частичек туманности друг к дру­ г ;'{ приводило к сжатию тумащюсти , к уме вь- Образование coaueчвolt сясте11 1 ы по rипотеае Лапласа. 133
ЧТО МЫ ЗНАЕМ О ВСЕДЕННОИ шению ее размеров. По известному из опытов закону ме ханики , при сжатии вращающегося тел а ско рость его вращения во зрастает . Вы мо жете в этом убедиться сами . Сядьте на легко вр ащаю щуюся табуретку и ве ртитесь, держа в вы тянутых руках какую-либо тяжесть. Еслп затем вы прижмете руки к груди, то вра­ ще ние мше уснори'Гс .я. Но когда тело вращается быстрее , во зрас­ тает центробежная сила. Например, если вы вращаете юiмень, привязанный к ве ревке , слиш­ ком быстро , веревк а· . может лопнуть и камень· о�арвется.. . Так ·И при враще нии туманности бол ьшое К021И'10(fТВО частичек на ее экваторе (кото рые враща.i i ись бьютрее , чем у полюсов) отрывалось, или, rочнее; отс .Лаивал ось , от нее . Во круг ту­ манностл воз ниRаЛ'о ·вращающееся кол ьцо . Бме-, сте с ·тем туманно ст ь, ш арообразная вн ачале, вследствие ценТробе Жной сил ы спл ющивалась у полюсов и становил ась по хожей на линзу. По этой же причине спл ющИ:вается стальной обруч, надетый на ось и вращаемый на центро­ бе жной >\1а шине . Все вре мя сжимаясь и ускоряя свое враще ­ ние, туманность постепенно отслаива;1а от себя кольцо за кольцом, кото рые вращал ись в одну и ту же сторону и в одной и той же плос1шсти . Но газовые кольца не могли быть ве зде один аково плотными . Наибольшее из сгущенпй в каждом кол ьце постепенно притягивало к себе остальное вещество кольца . Так каждое коль­ цо превращалось в один большой газовый клу­ бок , вращавшийся вокруг своей оси . После этого с ним повторялось то же , что с огромной пе рвичной туманностью : он превращался в сравнительно небольшой шар , 01< руженный кол ьцами,_ опять сгущавшимися в небол ьшие тел а. Последние , охладившись, становились спутниками больших газовых шаров, обра­ щавшихся во круг Со лнца и после затвердения превратившихся в планеты. Наибольшая часть туманности сосредоточилась в центре; она не остыл а до сих пор и стала Солнцем. Гипоте за Лапласа был а научной, потому что она основывалась на законах природы, из­ ве стных из опыта, и прежде вс его на законе все­ мирного тяготения, действи тельно существую­ щем в природе . Однако после Лапласа были открыты новые явления в солнечно й системе , которые его тео­ рия не могла объяснить. Например, оказалось, что планета Уран вр ащается вокруг своей оси не в ту сторону, куда вращаются остальные планеты . Были лучше изучены свойства га - 1.84 зов и особенности движения планет и их спут­ ников. Эти явления также не согласовались с гипотезой Лапласа, и от нее пришлось отка­ заться. Развитие науки привело к более точному и глубокому знанию природы . На смену гипотезе Лапласа выдвигались другие .объяснения происхождения солнечно й системы . При этом некото рые ученые за рубе­ жом, так или иначе связанные с религией, не­ редко предл агали такие гипотезы, которые по возможности был и.согласованы с религиозными представлениями о сотво рении мира. Такие гипотезы , в противоположность ги потезам науч­ ным, мате риал истическим, не двигают науку вперед, а ведут ее в тупик . Мате риалистическая наука утверждает, что вещество существует ве чно и ве чно развивается без вмешательства несуществующи х божеств. Опровергая псевдонаучные гипоте зы, советские ученые наряду с прогрессивными уче ными дру­ гих стран упорно работают над решением труд­ нейшего во проса о происхождении со лнечной системы и Земли. Известный советский ученый акад . О. Ю. Шмидт (1891 -1956) предложил гипотезу, в разработке которой приняли участие астро­ номы, геофизики , геологи и другие ученые . В своей гипотезе О. Ю. Шмидт , основываясь на ряде данных науки , пришел к выводу, что Земля и планеты никогда не были раскаленны ­ ми газовыми телами , подобными Солнцу и звез­ дам, а должны были образоваться из холодных, твердых частиц ве ще ства. Если допустить, что некогда во круг Солнца существовало колоссал ьное облако из газа и пыли , то в дал ьнейшем, по расчетам О. Ю. Шмид­ та и его сэтрудников, должно было происходить следующее . Бесчисленные частицы первона­ чально двигались беспорядочно . Затем их орбиты де дались круговыми и располагались примерно в одной и той же плоскости . При этом направление вращения частиц в какую-либо определенную сторону со временем начинало преобладать , и в конце концов все частички ст али вращаться в одну и ту же сторону . Так вместо первоначального беспорядочного движения частиц во зникло стройное движение их всех в одном направлении . А это значит, что все газово-пылевое облако стало вращаться в одном определенном направлении . Если же у частичек вначале не оказалось бы такого пре­ имущественного направления, по ко торому вра­ щалось большинство их, то из них планеты об­ разоваться не могли бы .
КАК ПРОИЗОШЛИ ЗЕМЛЯ И ДРУГИЕ НЕБЕСНЫЕ ТЕЛА Но в результате столкновений частичек при пе рвоначал ьном беспорядочном движении энер­ гия их д вижения частично переходил а в тепло и рассеивалась в пространство. До некоторой степени сходно с этим теряет свою энергию движения (т . е. уменьшает свою скорость) ру­ жейная пуля, нагревающаяся при преодолении сопротивления воздух.а. Потеря движения стал­ к ивающихся частичек , как показывают расчеты , вела к тому , что шарообразное облако посте­ пенно сплющивалось и наконец стало по форме ПОХОЖИJ\1 на блин' Но когда частички сдбрались к одной пло­ скости, расстояния между ними стали меньше. и частички начали сильнее притягивать друг друга . Они объединялись, уплотнялись, при­ че м особенно быст ро росли в размере и в ве­ се крупные частички. Они и притягивали к се­ бе сильнее , и столкнуться с ними было легче. Постепе нно большая часть пылинок в бли­ ноподо бном облаке таким п ут ем собралась в нескольк о гигантских комков вещества, ко­ то рые стали планетами . Ко м - будущий Юпи­ тер - «nожирал» стр ашно мно го вещества из про­ странства между его орбито й и орбитой буду­ щего Ма рса. Он мешал ч астичкам соединиться в этом пространстве в крупные тела и при­ тягивал их к се бе . По другую же сторону от будуще го Юпитера, но значительно дал ьше от Солнца образовался вскоре другой крупный ком - будущий Сатурн , который «соперничаш с зародышем Юпите ра в поглоще нии мелких ч астиц . В резул ьтате всего этого между Марсом и Юпите ром не возникло большой планеты , а об­ разовалось много мелких и разрозненны х: воз­ никли асте р оиды , или малые планеты . Впро­ че м, они могли образоваться и в резул ьтате того , что возникшая все же зде сь сравнител ьно небол ьшая планета по какой-то прич:Ине рас­ палась на части . Так , по крайне й ме ре , предпо­ лагают некото рые ученые . О. Ю. Шмидту удалось рассчитать, что в се­ редине планетной системы должны были воз­ никнуть самые крупные планеты , а ближе к Солнцу - более мелкие и далее всего от него - тоже мелкие , такие, как Плутон. За Плутоном могут быть планеты крупнее его , но едва л и мы от.кроем там г . игантские пл анеты , подобные Юпитеру и Сатурну . Чем больше возникающая планета , тем больше вещества она должна во­ брать в себя из «окрестностей» . Эта гипоте за позволила О. Ю. Шмидту , а потом акад. В. Г. Фесенкову и другим ученым теоретически обосноватр существующие расстояния между Uбразоваиие солнечной системы по rипотезе о. Ю. Ш11идто, планетами и Солнцем и между планетами . Раньше никому из астрономов сделать это не удавалось . Точно так же О. Ю. Шмидту впервые уда­ лось доказать расчетами , что при косом паде­ нии частичек на зародыши планет последние станут вращаться непременно в ту же сторону, 1.36
Ч ТО МЫ ЗНАЕМ О ВСЕЛЕННОЙ 1 ' 1'\ \ 1 ' / ,,. / ,,. ,,. -�-------- - .. . - ---·-. ,. . Образоnа"'1е со.1нечной системы по rипотезе О. ю. Шмидта. Hu схеме 1101<11аано постепенное уплотнение метеоритно-пыле­ uой т)·манности вокруr Солнца. в какую они обращаются вокруг Солнца, как это и есть n действительности. Только для са­ мых далеких планет вращение под действием косых ударов может принять обратное направ­ ление. Зародыши планет, особенно крупных, долж­ ны были окружаться скопищами мелких частиц (т. е. облаками пыли и газа), из которых воз­ никали спутники планет, подобно тому ка� са­ ми планеты возникали из газово-пылевого об­ лака, окружавшего Солнце. При собирании пыли и газа в планеты про­ исходило одно важное явление, о котором рань­ ше тоже не догадывались. Вследствие нагре­ вания Солнцем пылинок из них выделялись газы. Наиболее легкие и летучие из них, в осо­ бенности водород, навсегда рассеивались в пространство. Этому помогало давление солнеч­ ных лучей. Точно так же солнечные лучи отталкивают газовые частицы кометных хвос­ тов. Но так было лишь вблизи Солнца, которое прогревало толстый слой пыли до некоторой глубины. :136 На расстоянии до Юпитера и ещ.е дальше солнечные лучи пе проникали сквозь толстый слой пыли в блинообразное облако, и там водо­ род уцелел. При сильном холоде, который был в этой «дальней» части облака, водород намер­ зал на пылинках, оседал на них, подобно инею, покрывающему на рассвете в осеннее утро хо­ лодную поверхность камней. Таким образом, в состав планет, формирую­ щихся вблизи Солнца, например в состав Зем­ ли, водород почти не вошел, а вдали от Солнца гигантские планеты, наоборот, 'оказалисr. очень богатыми водородом. Поэтому в среднем плот­ ность дальних планет гораздо меньше, чем плот­ ность планет, близких к Солнцу. О первых (<д11вх)) Зем.Jiи Возникновение планет из газово-пылевого облака длилось очень долго. О. Ю. Шмидт впервые в истории науки смог подсчитать, ис­ ходя из своей гипотезы образования Земли, что с тех пор, как Земля собиралась из мелких частиц, прошло около 6-7 млрд. лет. Это при­ близительно согласуется с тем, что мы знаем о возрасте земной коры, т. е . тех ее поверхност­ ных слоев, которые существуют как нечто твер­ дое, уже не перемешивающееся с други111 веще· ством, приходящим изнутри Земли или из меж­ планетного пространства. Rак мы могли узнать, сколько лет назад сформировалась земная кора, конечно, подвер­ гавшаяся и впоследствии изменениям? Есть замечательные химические вешества (элементы) - уран, радий и др. ,- которые обла­ дают свойствами распадаться на части, посте­ пенно превращаться в другие вещества и в кон­ це концов в свинец. При этих удивительных превращениях выделяется газ гелий и вместе с ним �епло. Rак мы увидим дальш6, изучение выдrшившегося тепла при этих превращениях было очень важно для выяснения истории на­ шей Земли. Скорость распада урана и радия известна и строго постоянна. Чем дольше продолжается распад урана, содержащегося в горной породе, тем меньше его там остается, но тем больше на­ капливается свинца и гелия. По количеству оставшегося в горной породе урана и нанопив­ шегося гелия и свинца определяют продолжи­ тельность времени распада урана. Это и будет определять абсолютный возраст горной породы, содержащей уран.
КАК ПРОИЗОШЛИ ЗЕМЛЯ И. ДРУГИЕ HEБECHtIE TEJIA Так установили, что самые древние камен­ ные пJiасты земной коры образовались около 2-3 мл рд . лет назад . Этот вывод согласуется с определением возраста Земли О. Ю. Шмид­ том . До сих пор теоретически никто не мог р�ссчитать , СКОЛЬКО МИЛЛИОНОВ ИЛИ милли­ ардов лет должна была формироваться Земля по той или другой ги поте зе , знали лишь , сколь­ ко лет приме рно существует ее :кора . Ранее многие считали, что Земля некогда был а огненножид:кой, а еще раньше - га зооб­ рааной . Ссыл ались на извержение раскаленной лавы из :крате ров действующих ву лкан ов . Пос­ ле остывания лава каменеет . Мн огие думали , что Земля остывает , сохраняя еще запас тепла в своих гл убоких недрах . По гип отезе О. Ю . Шмидт а, Земля никогда не бы ла огненно­ жид1<ой. При столкновении частиц, когда из них складывал ась Земля, выделялось тепJю. Но ещQ бол ьше его выделялось при распаде урана и радия , входивших в состав пылинок . С уплотнением земной коры это тепло , выделяв­ ше еся в недрах , не успе вало рассе яться в про­ странство . Так тепло , образующееся при сжи­ га нии топлива в печц, нагревает ее , хотя стенки печи и отдают тепло комнате . Расчет показал , что Земля могла таким путем нагреться внутри примерно до 1500-3000 °. При такой темпе ра­ туре каменные по роды становятся уже вя зними , напоминающими теплый воск . В вязной среде п роисходило - и, видимо , сейчас еще проис­ ходит - перемещение вещества Земли. Тяже­ лые веществ а опуснаются вниз , а легкие под­ нимаются наве рх. При резких перемеще ниях их происходят землетрясения . Поверхность Земли охладил ась ранее ос­ тальных часте й, подо бно печне , у :кото рой спе р­ ва остыв ают стенни . Так образовалась и хо лодн ая , твердая кора Земли . Ме стами под ней скопилось особенно много урана и радия , и там каменные породы находятся в совершенно распл авленном состоянии . Из таних бассей­ нов при повыше нии давления и происходит выдавливание (извержение) наружу раснален­ ной лавы. Мысль о происхождении Земли из холодной материи и ранее высназывали выдающиеся уче­ ные - Ф . А . Бредихин (еще в прошлом веке) , В. И. Вернадский и др. Теперь эта идея приоб­ ретае'l' все бол ьшее значение при разрешении различных вопросов геологии , в том числе и при поиснах полезных иснопаемых . Тан наука , исходя из нанопленн ых знаний о Земле и солнечной системе , выясняет историю нашей планеты. Откуда вав.1 1 ось rааово-пы""Iевое об.Iако вокруr Со.1 1 нца? Таной вопрос вознинал у вас , наверно , уже не раз , пока вы читали эту статью . Ответить на него определенно пока еще нел ьзя . О. Ю. Шмидт и некото рые другие ученые рань­ ше его предполагали , что Солнце в своем обра­ ще нии вокру-r центра нашей звездной системы проходил о сквозь огромное га зово-пылевое об­ лано. Тание облана в изобиJши встречаются в пространстве между звездами . Св оим притяже­ нием Сол нце могло увлечь за со бо й часть этого облака . Расчеты го ворят о том , что это , по-ви­ димому , возможно; но дл я осуществления та­ кой возмо жности , нонечно , нужно стечение ряда бл агоприятных обсто ятел ьств , в обще м то ма­ ловероятное. Многие ученые, в числе их В. Г. Фесеннов, считают , что Солнце , а за ни м и планеты воз­ никли из одного и того же веще ства и что га зо­ во-пылевое облако онружало Солнце уже со времени его ВОЗНИI\новения . Развитие Со.1 1 11ца, авеад и rааово� пы.1 1 евых об.1 1 аков Не которые буржуазные ученые пытались утве рждать, что все обла1<а пыли, га за (ту­ манности) и все звезды вознинлп одновремен­ но и давным-д авно . Наблюдаемые же сей­ час в пространстве об.ца:ка пы ли и га за яв­ ляются остатками ве·щества, из которого воз­ никли не бесные те ла . А из этих остат1<ов , по их мнению , ничего нового во зниннуть не может . Танйе утверждения подкрепляют религиозные представления о сотво рении мира «в один день» -с разу из ничего . Советсний астроном Б. А . Воро нцов- Вел ь­ яминов еще в 1931 г. уназал , что и в наше время постоянно происходит выбрасывание га за в про­ странство с поверхности звезд , особенно го ря­ чих и вспыхивающих, как новые звезды . Его подсчет показал , что , мо жет быть, даже весь га з, который мы наблюдаем ме жду звездами , ими же и порожден . Во всяком случае , облана га за образуются и в наше нремя . Звездный мир - не безде ятельное скопище, обреченное на охлажд ение и умирание . Это «ф абрика» , выбрасывающая непрестанно <шр одунцию» в ви­ де газа, который при бл агоприятных условиях может сгущаться в пылинни и подвергаться р;альне йшим превраще ниям . :137
ЧТО МЫ. ЗНАЕМ О ВСЕЛЕВВОП Есть облака пыли и га за , возникшие дав­ ным-д авно , и есть тол ько возникающие . Ак а­ дем ик В. А. Амбарцумян и другие советск ие ученые в 1945-1 947 гг . . из ряда фактов сделал и вывод, что звезды имеют разный возраст . Сле­ до вательно , есть основания утверждать, что звезды возникают и в наше время . Они рожда­ ются преимущественно группами , как в виде ги гантов , так и в виде карликов . Вероятно , в какой-либо туманности роди­ ло сь и наше Солнце , а родившиеся вместе с ним его «братья» и «сестры» уже разбрелис ь далеко по Вселенной. По соображениям и расчетам В. Г. Фесен­ кова , Солнце вначале было больше и го рячее, чем сейчас, оно соде ржало бол ьше вещества . Постепенно те ряя вещество, т. е. выбрасывая газы со своей повер хности, Солнце охлаж)J.а­ лос ь, становилось менее ярким . Эти измене­ ния происходили с течением времени все мед­ ле ннее и медленнее . Сейчас . Солнце продолжает черпать свою тепловую эне ргию за счет превра­ щен ия в его недрах водорода в ге лий (при этом выделяется колоссальная эне ргия) и почти не <>ст ывает . Еще миллиарды лет оно будет согре­ вать и освещать Землю так же , как сейчас , и �е ловечеству предстоит развитие в течение сро­ ков , во много раз бол ьши·х , чем срок , который прошел со времени появления первых людей на Земле . В мире происходит вечное движение и изме­ нение вещества. Из га зово-пылевой среды воз­ никают звезды и вокруг них планетные систе­ мы . Ра звитие звезд приводит к извержению из них в мировое пространство га зов . Так снова вещество принимает форму , из которой опять могут возникать уплотненные тела. Но при этих бесконечных превраще ниях меняются условия рождения небесных тел , меняется их состав . Природа не повто ряет и не копирует се бя : разнообразие возникающих небесных тел бес­ конечно велико . Так и на самой Земле отми­ р ают и возрождаются те или иные формы расте­ ний и животных, и при этом растительный и жи­ вотный мир непрерывно изменяется . Огромное значение в преобразовании при­ роды Земли имеет чел овек , воздействие которо­ го на природу основывается на изучении и ис­ пользовании ее законов. Человек , срок жизни кото рого миг в сравнении с возрастом небесных тел , постигает тайны рождения небесных тел и изменяет лик своей планеты - Земли . Трудно предвидеть, до каких еще возможностей возвысится челове­ чество , опираясь на науку и все гл убже позна­ вая природу . •
··а · ····. . . . . . . . . .... ,. АСТРОНОМИЯ В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ НАШЕЙ СТРАНЫ На протяжении всей исто рии человеческого обще ства астрономия был а необходима человеку как наука практиче ская . Но особенно велико значение этой науки в народном хозяйстве в настоящее время . Одна из основных задач практического при­ менения астрономии - определение географи­ ческих координ ат мест на поверхности Земли . КАК АСТРОllОМИЯ ПОМОГАЕТ ЧE.JIOBER� Не зная коо рдинат , нел ьзя составить географи­ ческую карту. Бе з знания координат ни од ин корабль не может плыть по намеченному курсу в открытом море . Чтобы правильно де ржать курс корабля, нужно пе риодически , как тол ь­ ко позволяют ·метеорологические условия , определ ять широту и долготу места его на­ хожде ния. Как можно , например , определит ь кратчай­ шее расстояние между Москвой и Якутском? Измерять его ме рной лентой - задача невы­ полнимая. Определить зт о расстояние можно т олько астрономиче ским способом , причем для 139
КАК АСТРОНОМИЯ ПОМОГАЕТ ЧЕЛОВЕКУ •o.'+U •O."JO •Q."/Q •о.•10 -Х • 0.'!/J ·О."20 -0. '.Jo -o.•to llJl.O:l#Jt.O - 0.'>tb -0. ":JO - О."20 Кривая движения Северного полюса Земли. Установлена набJ1юдениямн иа раали•1ных обсерваториях в 1928-193� rr. этого в первую очеред� нужно получить из наблюдений координаты этих мест , т. е. широты и долготы Москвы и Якутска. Не льзя проложит ь правильно желе знодо­ рожную магистраль бе з определения коор­ динат ряда пунктов на пути этой магистрали. Трудно на звать мероприятие , связанное с планированием территории нашей ст раны , с ра змеще нием крупных энергетических и про­ мышленных предприятий , с работами карто­ гр афиче ского характер а, где не требовалось бы зна ние координат тех или других пунктов . . На практике част о прих одится определять направление относительнострансвета, -�"'1 -о.'3о -а?О1 -a•to •!! -!1 �11 .-0."IQ •Q."61 Ю:.10 ".r Кривая nнижения Северного полюса Земли. Установлена н11блюдеии ями на раааичиых обсерваториях в 1952-1955 rr. :140 например точки юга . Эта задача называется определением азимута земного предме'Jа и ре­ шае'l'ся астрономиче скими методами. Азимут необходимо определять при сооружении пред­ приятий, научных и общественных учрежд ений (башни и павильоны обсерваторий, анте нны р а ­ диостанций, ст адионы) . Азимутом полr.зуются при опреде лении напр авления полетов межкон­ тинентальных ракет и т. п. Однако координаты ме ст на земной поверх­ ности не остаются ст рого постоянными , . а непре­ рывно , правда в очень небольших пределах , изменяются . Происходит это явление оттого , чт о сама Земля в небольших пределах смещает ­ ся относительно своей оси вращения , и п о э том у последняя не занимает неизменного п оложе ­ ния в теле Земли. Вследствие этого точки пере­ сечения оси вращения Земли с ее поверхност ью, т. е . ге ографические полюсы , непрерывно пере­ мещаются . Это пер емещение полюсов З емли п о ее поверхност и не велико. Се верный полюс дви­ жется пр отив часовой стрелки по сложной спи­ ралеобразной кривой, которая то закручивает­ ся , то раскручивается , не выходя из к вадра­ та со сторонами 26 м. Вследствие смеще ния полюсов смещается и экватор Земли , так как ось враще ния перпен­ дикулярна к плоскости экватора . Изменяется также и меридиан любого места набл юдения_ Эти смеще ния вызывают изменение координат, т. е. широт и долгот . И как ни малы такие изме ­ нения, но их надо учитывать и исправлять коор­ д инаты пр именительно к движению полюса . Поправки координат местностей на Земле , учитывающие движение полюсов , получаются из наблюдений на м ногих обсерваториях зем­ ного шара, проводимых специальной органи­ зацией, которая называется Службой движе­ ния полюсов. Эти поправки необходимы не только астрономии, они нужны также геоде ­ зии , ге офизике , картографии и другим наукам. Х орошо известно , какое огромное значение во всей нашей деятельности имеет точное время . Определение его , хранение и передача - очень важная астрономическая задача . Без т очн ого време ни не могут нормально работ ать фабрини и заводы , государ ственные учреждения , учеб­ ные заведения , желе з нодорожный и водный транспорт , авиация и т. д. Д ля всех этих орга­ низаций и всего населения Советского Со юза из Москвы ежечасно по московскому времени подаются широковещательные сигналы време ­ ни в виде шести коротких гудков; начало по­ следнего гудка соответствует концу данного часа и нача лу с ледующего .
АСТРОНОМИЯ В НАРОДНОМ ХО3ЯИСТВЕ НАШЕИ СТРАНЫ Для специальных научных учреждений , об­ серваторий , ведущи х аст рономические наблю­ де ния , штурманов кораблей, многочисленных геогр афических , геоде зиче ских, геологических, гравиметрических и других экспедиций, рабо­ тающи х во всех районах нашей необъятной Ро­ дин ы , несколько раз в сутки подаются специ ал ь­ ные сигналы еще более точного времени . Точное время оп ределяется на астрономи­ ческих обсе рв аториях путем наблюдения звезд с помощью точне йших современных астрономи­ че ских инструментов . Дл я того чтобы иметь точное время на каж­ дый моме нт , существуют приборы -хранители времени , или , попросту гов оря, высокоточные ч асы . Из наблюдений звезд и оп ределяется по­ правка этих часов . И для определения координ ат мест на зем­ ной поверхности , т. е . широты и долготы , и для оп ределения точного времени , и для решения целого ряда других задач , о которых пойдет речь ниже , нужно знать точные положения на небе Солнца, Луны, планет и многих звезд, т. е. знать их не бесные координаты . Эти коорди­ наты вычисл яются на ос нове многочисленных . наблюде ний на многи х обсе рваториях и при­ в одятся в специальных списках или таблицах, которые называются астрономическими еже­ годниками. В Советском Союзе заранее на каждый год издается Астрономический е жегодник СССР; в нем даются координаты Солнца , Луны , пла­ нет , многи х зве зд и приводится це лый ряд дру­ г их необходимых сведений. Астрономическими расчетами оп редел яется заранее.время восходов и заходов Солнца . 21 мар­ та и 23 сентября Солнце восходит в точке вос­ тока и заходит в точке запада . В северном по­ лушарии Земли зимой Солнце восходит южнее точки востока, заходит южнее точки запада , а летом , наоборот , восходит севернее точки во­ стока и заходит севернее точки запада . Восхо­ ды и заходы Луны приходятся на самые различ­ ные часы суток . 1\огда Луна в новолунии , он а восходит и заходит примерно в одно время с Солнцем. В полнолуние Луна восходит во время захода Солнца , а заходит во время его восхода . Вычисление времени восходов и заходов Солнца , а также вычисление продолжительно­ сти дня имеет большое практическое значение . Данные о продолжительности дня и сумерек для разных широт нужны при подсчете электро­ энергии , необходимой для предприятий, улич­ ного освещения и для други х целей. Зенит-телескоп . С его помощью ведутся определения reorpв· 'фнческой широты для получения координат полюса. Вероятно, редкий гражданин Советского Союза не пользуется данными от рывного ка­ лендаря. В этом календаре на каждый день года , т. е. на каждом листке , приводится мос­ ковское время восхода и захода Солнца для широты Москвы . Чтобы узнать, когда восходит или заходит Солнце в других местах , в данные кадендаря нужно ввести поправку на широту ме ста и на местное декретное время . 1\ак это дел ать, обычно описывается на первом листке календаря . В отрывном календаре указыв аются также продолжител ьность дня , восходы , захо­ ды и фазы Луны. Большое значение в народном хозяйстве и меют географические карты . Чтобы составить карту района, области или це лого государства, :14t.
f\AK АСТРОНОМИЯ ПОМОГАЕТ ЧЕЛОВЕКУ нужно провести на данной местности целый :компле:кс аст рономо-геоде зичес:ких работ . На­ до определить широты , долготы , азимуты це­ лого ряда мест - та:к называемых опорных пун:ктов , равномерно расположенных на пло­ щади , с :кото рой снимается :карта (район , об­ ласть, госуда рство и т. д .}, определить высоты опо рных пун:ктов над уровнем моря . Без этого ни:ка:кой :карты сделать нельзя . Густота та­ :ких пун:ктов зависит от требуемой точности :кар- 1-42 В лаборатории Слу�кбы врР.меии Астрономического института им. n. к. Штернберга при Мо­ сковском государственном уни­ верситете им. м. в .ломоносова. Пассажные инструменты. С их помощью ведутс я· наблюдения ввезд для определения точно­ го времени. ты , от рельефа местности , с :кото рой снимается :карта , от :количества населенных пунктов, ха­ р актера почвенно-ра стительного ПОI\ рова и др. Карты являются средством дл я изучения рас­ положения природных богатств на данной тер­ ритории , рационального использования их и проведения различного рода народно хозяйст­ венных мероприятий. Они необходимы про­ мышленности для вся:кого рода изысканий , для правильного размещения в стране заводов и
:АСТРОНОМИЯ В НАРОДНОМ ХОЗЯИСТВЕ НАШЕИ СТРАНЫ фабрик . Они нужны сельскому хозяйству, транс­ порту и многим другим отраслям нашего много­ гранного народного хозяйств а. В картах нуж­ даются армия, государственные учреждения , уче бные заведения и т. д. Немалов ажное значение имеет предвычис­ ление приливов и отливов . Для обеспечения бе зопасности мореплава­ ния , производства всевозможных строительных работ на побережьях, проведения различных исследований моря и дл я других целей нужно знать высоту прилива в данном месте на каж­ дый час суток . Эта задача решается астрономи- ческими спосо бами . · Наша Земля окружена воздушной оболоч­ кой - атмосферой. Мы живем в самом плотном, нижнем ее слое . Поэтому всестороннее изучение атмосферы Земли - очень важная жизненная задача . У поверхности Земли и на небольшой высоте химический состав , плотность , влажность и другие свойства атмосферы можно изучать непосредственно лаборато рными способами . Но на большой высоте так изучать атмосферу нель­ зя. Здесь нас выручают влетающие в земную атмосфе ру метеоры. Изучение метеоров дает возможность иссле­ да вать физические свойства верхних слоев зем­ ной атмосферы, определить направления и ско­ рости воздушных течений. По данным наблю­ дений метеоров впервые было установлено , что атмосфер а химически однородна и на вы­ соте 80-1 10 км имеет тот же состав , что и на уровне моря . Определены были также на этих высотах скорости ветров и темпе ратуры . В по­ следние годы в изучении верхних слоев атмо­ сферы бол ьшую роль сыграли ракеты и искус­ ственные спутники Земли. Жи знь на Земле существует бл агодаря свету и теплу , получаемым от Солнца . Солнце - цен­ тральное тело нашей солнечной системы . Оно п редставляет собой раскаленны й газовый само­ светящийся шар , температура поверхности ко­ то рого 6000°. При такой температуре все веще­ ства, из которых состоит Солнце , могут быть только в га зообразном состоянии . Данные современной нау ки показывают , что Солнце в настоящее время находится в таком со стоянии , в·каком·оно на ходилось сотни миллио­ нов и даже миллиарды лет назад . Спрашивается: откуда же оно черпает то громадное количест­ во энергии , которое излучает в виде тепл а и света? Эта энергия вырабатывается в недрах Солнца , где при огромных давлениях и очень вы­ соких температурах , достигающих 15-20 млн. градусов , ядра одних элементов преобразуются в ядра других, т. е . происходят так называе­ мые термояде р ные реакции . Подобные реакции проис ходят только между ядрами самых лег­ ких элементов, таких, как водород , гелий , ли­ т ий и др. Эта догадка астрономов стимул иро­ вала и ускорила осуществление превращений элементов, использование атомной энергии и приблизила нас к осуществлению управляе­ мых термо ядерных реакций. Последние дадут в руки че ловека колоссал ьные ис точники эне ргии. Влияние Солнца на Землю огромно . В ре­ зультате воздействия Солнца возникают поляр­ ные сияния , магнитные бури , нарушается нор­ мальная радиосвязь. Все эти явления требуют де тального изуче­ ния процессов, протекающих на Солнце и в его атмосфере , и выяснения их влияния на Зем­ лю и ее атмосферу. В настоящее время приобретает особое зна­ чение вопрос о непосредственном использова­ нии эне ргии Солнца в промышленности и сел ь­ ском хозяйстве . Но Солнце обогревает земной· шар неодинаково. Наиболее выгодны для ис­ пользования солнечного тепла тропический и умеренный пояса, причем тропиче ский пояс менее выгоден из-за частой облачности. Есть разные способы испол ьзов ания энергии солнечных лучей. Например, в южных районах Советского Союза имеются солнечные установки , дающие горячую воду и пар для консервных заводов , бань, кухонь и отопления зданий. В Ташкенте сооружена солнечн.а я установка , со стоящая из бетонного параболоида с поверхностью 80 м2• На этом параболоиде смонти рован ряд небол ь­ ших посеребренных зеркал : отражаясь от них , солнечные лучи соби раются в одно место (фо­ кус) и нагревают котел , дающий пар , который испол ь зуется в холодил ьной машине . Подоб­ ны х установок сейчас много . Советс1ше ученые работают над вопросами использования сол­ нечной эне ргии в различных отраслях промыш­ ленности и сельского хозяйств а, испол ьзова­ ния ее посредством фото химических ре акций и путем фотосинтеза , превраще ния солнечной эне ргии в электрическую . Методы , разработанные в астрономии , с ус­ пе хом применяются в других областях науки и практики . Зачастую чисто тео ретические и астрономические исследования при дальней­ шем их развитии приобретают важное практи­ ческое значение . Характерным примером этому может служить спектральный анализ . В 1666 г. Ньютон с помощью стеклянной призмы разло-
КАК АСТРОНОМИЯ ПОМОГАЕТ ЧЕЛОВЕКУ Установка для использования солнечной энергии. Предиазиачеиа для работы аппаратуры, охлаждающей прои�1водстве11- 11ые помещения. Установлена в Туркменской СС Р, вблизи Ашхабада. С п р а в а - На сковородке «солнечной кухню> можно быстро приготовить различные блюда. жил белый солнечный свет на семь основных цветов , подобных радуге , или, как говорят , разложил его в спектр. Разве могла тогда прий­ ти кому-нибудь в голову мысль, что че рез дв а­ три столетия на основе это й цветной картинки будет создан обширный ра здел новой, теперь · уже те хнической, науки о природе - спектраль­ ный анализ . Ме тоды , применяемые астрономами для изу­ че ния химического состава Солнца и звезд по­ средст вом спектрал ьного анализа, в настоящее время широко распространены в металлургии . При плавке различных металлов приходится добавлять в спл ав десятки химических элемен­ тов , чтобы получить ме талл ну жного качества. Поотому при плавке высококачественных ста­ лей и спл авов цветных металлов , при сортиров­ ке различных сплавов и даже готовых изделий широко применяются методы качественного и количественного спектрального анализа. Им пол ьз уются медики при определении процента 1шслорода в крови больного , химики для опре­ деления состава полимеров и т. п. Прекрасным примером, когда теоретиче ­ ские исследования приводят к важным прак­ тичесним результатам, является открытие эл е- мента гелия. В 1868 г. астрономы , наблюдая солнечный протуберанец, нашли в его спектре яркую желтую линию. Ее не было в спектрах ни одного известного в то время химического элемента . Солнечный газ , которому принад­ лежит эта желтая линия , был назван гелием, что означает «солнечный)), так как Солнце по-гре ­ чески - «гелиос)). Спустя 25 лет этот «солнечный)) газ был .выде­ лен химиками на Земле из мине рала клевеита . Ге лий - самый легкий газ после водо рода . Он широко ис пользуется в науке и технике . Им на­ полняются дирижабли, лампы накаливания и радиолампы; кстати сказать, это он сверкает желтовато-розовым цветом в витринах магази­ нов . Гелий применяется в металлургии для про­ дувания расплавленных металлов и ведения плаво1с В настоящее время гелий добыв ается в основном из подземных газовых скоплений. Велика роль астрономии в космонавтике . В изучении космоса немало це нного дали раке­ ты. Они поднимали на высоту в несколько сот километров разл ичные научные приборы и подопытных животных . . Еще больше дали полеты в космическое пространство наших славных космонавто н.
Те ория космических полетов �епосредствен­ но вытекает из теории движения небесных тел . Пилоты будущи х межпланетных кораблей бу­ дут пользоваться астрономическими способами ориентировки и расчета . В недалеком будуще м последуют полеты че­ л овека к Луне и ближайшим к Солнцу плане­ там - Марсу и Венере. Луна - ближайшее к Земле космическое тело , и нет сомнения, что на нее первую ступит нога человека. Для кос­ монавта , а вероятнее всего - космонавтов, вы­ садившихся на Луну, должна быть хорошо известна обстано вка , в кото рой они окажутся. От этого во многом будут зависеть посадка на по верхность Луны , высадка из космического корабля, время пребывания на Луне и возвра­ щение на Землю. Выяснение всех вопросов , связанных с физической природой на Луне и на планетах, - задача астрономов . Многие другие вопросы , имеющие важное практиче ское значение , также решаются с по­ мощью астрономии . • ВРЕМЯ И КА�ЕНДАРЬ Тру11,ная эа11,ача Никто па свете не решит такую простую за­ дачку : Иван прошел 3, а Петр - 4 км; кто шагал быстрее? Да тут и решать как будто нечего : ясно, что Петр. Нет, совсем не так про­ ста эта задачка - в ней не указано, за к а­ коевремяпрошел3кмИвани4кмПетр. Если Петр совершил свое путешествие за час , а Иван - за полчаса, то, конечно , Иван шагал быстрее . Мы не редко измеряем рас­ стояния временем: «Это совсем бл изко - всего пять минут хо­ ду)> . В расписании для самоле­ тов указывают , сколько часов и минут продолжается рейс са­ молета на той или иной линии. Аст рономы измеряют расстоя­ ния до звезд световыми годами . Пространство и время всегда и ве зде не разрывно связаны : ведь все в мире происходит не ТОЛЬКОГДе-ТО, НОИКОГ­ Да-то. ВРЕМЯ И КАЛЕНДАРЬ и все в мире изменяется с течением времени . Нел ьзя вернуть прошлое или приблизить бу­ дущее , но это вовсе не значит , что будущее нам неподвластно . Напротив , мы все бол ьше подчиняем его своей воле . Все наши фабрики и заводы , кол хозы и сов­ хозы, учреждения и школы работают по стро­ гому расписанию - плану : это и дает нам власть над грядущим . Мы знаем, когда завер­ шим великий план , наче ртанный Программой нашей партии , и построим коммунизм. И мы мо­ жем приблизить эту цел ь, если буде м шагать быстрее , т. е . работать и учит ься еще лучше . У каждого из нас есть свои бл изкие или от­ даленные цели - задачи , и мы намечаем, к о г­ д а решим их. Ни одно задание , никакой план нел ьзя выполнить к сроку бе з точного измере­ н ия и уче та времени, без календаря и часов . Обычно хорошими считаются часы, если он и за неделю уходят вперед или отстают только па одну минуту . Лучшие астрономические ча­ сы еще недавно показывали время с точностью до десятой доли секунды в педелю. А нынешние атомные часы оши баются на 0,1 секунды только за 100 лет - уди вительный образец точности ! От календаря как будто немногое требуется : он должен вести правильный счет суток - толь­ ко и всего ; но это оказывается не так просто . Измерить длину комнаты можно метрами или футами . Наш урожай мы оцениваем тон­ нами или пудами . Все эти меры условные - их можно заменить другими . Основные ме ры времени даны природой и от пашей воли пе зависgт. За с у т к и Земля совершает один обор от вокруг своей оси , а за г о д тоже один оборот вокруг Солнца . Вот тут­ то и возникает очень трудн ая задача Ник огда не ост анавлив ается ве здесущее время , всегда течет оно с неизменной скоростью , Астрономический , или солнечный , rод продолжается 385 суток 5 часов '8 минут 46 секунд. •10д.э.т.2 :1.45
КАК АСТРОНОМИЯ ПО.МОГАЕТ ЧЕЛОВЕКУ Хорошо , если бы в году было целое число суток - все равно сколько : 365 или 563. Тог­ да можно было бы- создать точный и удобный календарь. Даже если бы год соде ржал 365 У2 ИЛИ 365 1/ 8 суток , ИЗ ЭТИХ ПОЛОВИНОК ИЛИ ВОСЬ­ мушек можно было бы составить целые сутки . Но год продолжается 365 +0,24219 ... суток . Оче нь уж нескладная дробь , и последняя циф­ ра - еще не последняя : дробь эта бесконечная . Можем записать ее менее точно и более просто : 365 суток + 5 часов 48 минут 46 секунд . Из этой «до бавки» , как ни старайтесь , це­ лых суток не составите . Год и сутки , говорят математики , величины несоизмеримые : нельзя в данном случае разделить бол ьшее число на меньшее бе з остатка . Вот почему и получает­ ся бесконечная дробь. Волей-неволей приходится считаться с тем , что есть . Раз год несоизмерим с сутками , зна­ чит , нел ьзя создать идеально точный кален­ дарь - это не только трудная ,. а просто нераз­ решимая задача. Но ка,J J ендарь у нас все-таки есть, и бе з него жить нельзя . Как же люди создавали его? Предки иае1 1 ендаря Каких только календарей не было у различ­ ных племен и народов ! Жители тихоокеанских островов Самоа началом года считали то время , когда густыми косяками идет рыба . У других племен год начинался с прилета птиц, появле­ ния зайцев или других животных. Подобные приметы еще в каменном веке служили вехами времени для первобытных охотников. и рыболовов . Когда основным · сред­ ство1t;1 существов ания стали земледелие и ското­ водство , такие «календари» уже не могли удов­ летворитьлюдей:онитолькоуказывали, что весна или лето уже наступили , но не п р е д­ е к а з ы в али их, не помогали заблаговре­ менно предвидеть наступление весны , чтобы подготовиться к обработке земли и посеву . Правда , еще древние земледельцы понима­ ли, что урожай·,зависит от Солнца , и поклоня­ лись ему как творцу - богу све'Jа , тепла , са­ мой жизни . Неодинаков путь «бощественного» светила в р·а зные времена года : летом оно поднимается выше , чем весной, а зимой проходит бл иже к горизонту , чем осенью . Постепенно был замечен этот «круговорот>) Солнца . Но одно дело - заметить и совсем дру- 148 гое - запомнить : ведь письменности еще не было, видимый путь дневного светила изменяет­ ся медленно и постепенно в течение целого года , а сколько времени продолжается год , никто не знал . Легче уследить за стройным движением звезд : ни одна из них не обгоняет соседок и не отстает. Еще первобытные пастушеские пле­ мена подметили неизменный узор созвездий и по звездам находили верный путь к станови­ щам . Для земледельцев не бесные путеводители стали предсказателями времен года . Одни созвездия , как у нас Большая и-Ма.'lая Медведицы , видны с вече ра до рассвета каждую ночь , другие , напри11 1 ер Водолей, словно с1<ры­ ваются на зимние месяцы . В это время года они восходят уже после Солнца и тонут в его лучах, а вновь их можно заметить весной. В древнем Китае бл изость весны предве­ щал Небесный Ковш - созвездие Большо й Медведицы : ручка ковша при заходе Солнца «смотрела>) в это время на восток . У древних греков «сигнальны11 1 >) созвездием служили Пле­ яды , которые шесть недель не был и видны . Как только скрывались они , наступала пора сева . Такие небесные приметы был и и у других народов , но приметы - еще не календарь. Ка­ залось бы , прощ-е всего подсчитать , скол ько дней проходит от одно й весны до следующей, и гадать не придется, когда начинать поле­ вые работы . Но в глубокой древности счет был мудреным искусством. К тому же легче считать вещи , чем дни : вещи остаются , а дни исчезают бе звозвратно ". Неизвестно , где и когда впервые зароди.'lся счет дней по пал ьцам . Сначала достаточно было одной или двух рук : так возникли пятидне вная и десятидневная недели . А когда усложнилось хозяйство и понадобилось заглядывать в более отдаленное будущее , на помощь пришел «не­ бесный счетовод>) - Луна . Изменчив видимый лик Луны : то , словно призрак , появляется на западе бледный серп , едва заметный в лучах заходящего Солнца , то серебрится полумесяц, то во всем блеске сияет светлый диск , то начинает он угасать , снова превращаясь в узкий серп , пока совсем не 1t:счез­ нет на 2-3 дня . А потом опять возникает тон­ кий серп «новорожденного>) светила. Всегда в одном и том же порядке сменяются фазы Луны . Ее загадочные превраще ния и мяг­ кий, вкрадчивый свет, побеждающий мрак но­ ч и, рождали ве ру в чудесные силы таинственно­ го светила-божества, равного Солнцу . И мн()гие народы поклонялись Луне , а жрецы - бого-
служители подсчитали, что от одного возрож­ де ния «ночного солнца» до следующего прохо­ дит около 30 суток . Луна стала надежным счет­ чик ом ускользающих дней ... Самые далекие наши предки знали , что после светлого дня приходит темная ночь: на заре истории человечества был а уже известна п е р­ вая природная ме ра времени - с утки. Прошло много тысяч лет , прежде чем был а от­ крытавтораямера-месяц.Идосих пор на многих языках, как и на русском , меся­ цем назыв ают и Луну , и связанную с ней ме ру времени . Зимой день ко роче , а летом длиннее , но всегда , в любое время года , день да ночь - сутки проЧь, и всегда по Луне можно вести счет дням . Сутки и месяц стали основными ме­ рами времени , и по этим вехам сложились пер­ вые календари у древних народов . Восьии.Jiетка и девя ти адцати.Jiетка Бол ьше 5000 лет назад в Южной Месопота­ мии , где тепе рь государство Ирак , жил земле­ дел ьческий народ шумеры. Летом жара здесь несте рпимая, до 50 °, зимой льют дожди , а вес­ ной бурно разливаются реки Тигр и Евфрат . Каждый год они затопляли окрестные поля, удоб­ ряя их плодороднейпiим илом. Дороже всех благ здесь ценил ась вода , и люди бережно запасали ее в половодье для орошения земли , опаляе ­ мой знойными лучами Солнца в летнюю жару. Небывало ще дрые урожаи , в десятки раз бол ьше , чем посеяно , приносили поля, если за­ благов ременно были подготовлены каналы и водо хранилища . Но как узнать заранее , к о г­ д а начнется ст ремительный разлив рек? Как разработать календарь, насущно необходимый для земледел ьческих работ? Решить эту слож­ ную задачу помогла Луна . Каждый месяц начинался пра здником дня рождения Сина - бога Луны . Это происхо- · дил о в тот вечер, когда после безлунных ночей жрецы-астрG·н омы впервые замечали тонкий серп Луны . Особым торжеством отмечалось начало года - первое весеннее новолуние 1 • Именно в это время (около середины марта) начинал а прибывать вода в Тигре , а через две недели - в Евфрате . i На самом деле в новолуние се рп увидеть нельзя . В это время обращенна я к Земле сто рона Луны не осве­ щается Солнцем. Но в дре вности новолунием называли первое видимое появление серпа Луны. 10• • ВРЕМЯ И КАЛЕНДАРЬ Луна сама указывала, как мерить вре мя: меж­ ду двумя новолуниями проходит 29 или 30 дней, а между двумя новогодиями - 12 «:rун» . По этим «л унам» можно было заранее рассчитать, когда начнется разлив рек . И жрецы составили календарь из 12 месяцев по 29 и 30 суток . Всего в этом лунном календаре было 354 дня вместо 365. Тогда еще не была точно известна продол жи­ тельность года , но сама жизнь, особенно сел ь­ скохозяйственные работы , показывала , что дове­ рять лунному богу Сипу нел ьзя . Он бесцере­ монно подводил земледельцев: Новый РОД по календарю уже прошел , а вода в Тигре еще не начал а прибыв ать . Неизбежно нарушал ись календарные сроки и других работ : ведь сель­ ское хозяйство неразрывно связано с време­ нами года, а смена их зависит не от Луны , а от Солнца . Жрецы поняли , что составленный ими лун­ ный календарь слишком короток , и стали вре мя от времени добавлять еще один , тринадцатый месяц . Таким образом удавалось кое-как под­ гонять Новый год к началу разлива ре к, но пу­ таница при этом не редко случалась изрядная. Много веков спустя в Месопотамии сло жи­ лось могучее Вавилонсное царство . В VI в. до в. э. вавилонские жрецы-астрономы у же до­ вольно точно определили, что в году 365 1/4 су­ ток , а в 12 лунных месяцах то.11ько 354, или на 111 /4 суток меньше . За 8 лет эта разница до­ стигала 90 суток (11 1 /4 Х 8) - ровно трех ме­ сяце в по 30 дней. Жрецы решили, что уст ранить это расхож­ дение и упорядочить календарь не так уж слож­ но : нужно только в течение 8 лет 3 раза до бав­ лять к 12 месяцам тринадцатьiй, тогда счет дне й по Луне и по Солнцу сойдется . Та�шм образом, Чисто лунный календарь превра­ тился в лунно-с о л неч н ы й. Трудная зад�ча была решена совсем просто , да не очень точiю . Лунный ме сяц по календарю длился в сред­ нем 29 ,5 суток , а в действительности он чуть больше - 29 ,53 1 • Разница не так уж велика, во из этих трех сотых за 8 лет накоппяиось окол о трех суток . Другим лунно-солнечным календа рем rwль­ �ювались в древнем Китае . Там в начале VI в. до н. э. подсчит али , что 19 солнечных лет соде ржат приме рно столько же дней, с.коль- i Один оборот Луны вокруг Земли - лунный месяц - продолжается в среднем 29, 53059 суток , и ли 29 дней 12 часов 44 минуты 2,8 секунды . Э то числб , так же как и сутки, несоизмеримо с продолжительностью года . 1.47
1\АК АСТРОНОМИЯ ПОМОГАЕТ ЧЕЛОВЕКУ ко 235 лунных месяцев. Если в году будет тол ько 12 лунных месяцев , то за 19 лет (12 Х х 19=228) не Уватит 7 Jt1есяцев. Значит , для того что бы согласовать лунный счет времени с сол­ нечны м, нужно в течение каждых 19 лет к семи годам добавлять по одному, тринадцатому месяцу. Прп этом непзбежно в таних годах был о по 384 суток , а в остальных - только по 354 . Не очень это удобно, но ничего не поделаешь. Та­ кой же календарь придумал и греческий астро­ ном Метон н 432 г. до н. э. Между тем на много венов раньше уже существовал более совер­ шенный наленnаDь. Са11ыn простоn и удоСJныА Ни в одноii стране древнего мира не было такой иснусной системы орошения , нан в Егип­ те.. Всеми земледел ьчесними работами там, нак п во многих других странах управляли жрецы. Много богов было у древних египтян, но больше всего они почитали бога Солнца - Амона, «господина всего» Осириса и жену его Исиду , ведавших плодородием , а танже <шор­ мильца людей» Хапи - божество реки Нила . 148 С июня до онтября , в половодье ; широно разливается Нил , а входя в берега , оставляет на полях рыхлый слой тучного ила , удобряю­ щего землю. Но бывало и тан , что могучая рена уносила в мутные воды жилища и людей. Вот почему сложную систему орошения на­ до было поддерживать в образцовом порядне, заранее подготовляться н началу желанного и в то же время опасного разлива Нила - от этого зависели урожай и жизнь египтян. Но как подкараулить начало разлива реки? Никто не мог предвидеть , когда наступит буйное половодье. И никакие признаки на земле не предвещали его заблаговременно 1. Жрецы-астрономы нашли такие безошибочные приметы на небе - по Сириусу. В Египте эта звезда ранней весной видна только в вечерние часы на западе; с каждым днем она показывается над горизонтом все позже , пока совсем не изчезнет : в действитель­ ности Сириус в это время восходит после Солн­ ца и поэтому невидим. Примерно через 2% ме­ сяца звезда вновь появляется на востоке , сна­ чала ненадолго : едва сверкнув , как алмаз , на уже розовеющем предрассветном небе, она тот- 1 Jlпшь сто лет назад, в 1863 г. , было установлено, что ежегодный разлив Нила вызывается сильными лет ­ ними ливнями у истоков реки на Абиссинском плато. Египетс1ше жрецы наблюдают первый восход Сириуса.
ВРЕМЯ И КАЛЕНДАРЬ Введение нового календаря во Франции отмечалось театральными представдею1ями 11 праздничными демонст рациям11. В то11- жест венном шествии, изображенном на рисун�;е, �· частвовап�1 12 групп по 30 че.1ове�; (в соответств1111 с числом месяцев в году 11 дней в �;а ждом месяце), а за н11м 11 шш1 5 11:111 6 ста р1шов, ош11�етиu1ншш11х праздни•шые д1111 в �;uнце года. час же угасает в лучах утренней зари. И I\ a:I\ раз в эту пору - первого видимого восхода Сириуса · - начинала прибывать вода в Ниле. Улов ив эту последовательность в появлении Сириуса, жрецы провозгласили ее чудесн ым божественным предзнаменованием, а Сприус­ священной звездой, воплощением богини Иси­ ды, открывающей воды Нила. Наблюдая движе­ ние самой яркой звезды, жрецы могли уверен­ но предсказ ывать, когда начнется благодатное наводнение. И эти предс казания сбывались с безупречной точностью. Свои расчеты жрецы де ржали в секрете. Только они вели астроно­ мические наблюдения, тол ы\о они проникли в небесные тайны и могли быть << Пророками». Благодаря этому еще больше возросли власть 11 влияние жрецов, державших народ в слепой покорности и рабском подчинении. По наблюдениям Сириуса и Солнца жрецы рассчитали, что год продолжается 365 суто1\, и ра зработали календарь. В нем было 12 меся­ цев по 30 дней, или по три десятидневки в каж­ дом, а в конце года добавлялось еще 5 дней - в честь «рождения богов>). Лунные месяцы уже не Иhlели значения. Это был первый в·· и стории человечества с о л н е ч н ы й календарь, очень простой и удобный, если бы не одна заминка. Торжественный праздник Нового года был приурочен к первому «явлению>) Сириуса и на­ чалу нильского наводнения. Первый месяц еги­ петского календаря назывался в честь одного из богов - Тот. Но вот странное дело : если в этом году священная звезда по1\азывается перед утренней зарей в первое число Тота, то через 4 года ее можно заметить лишь второго числа. Почему .ошибается Сириус и каждые 4 года запаздывает на сутки? Впоследствии эта загадка была разгадана: год продолжается не ровно 365 , а почти 3651 /4 суток. Из ;�тих-то четвертушек и пабе- гают за 4 года целые сутки, которых не хватает в календаре. И вовсе не звезда запаздывает, а календарь спешит, уходит вперед - за 4 го­ да на супш. Но жрецы еще долго продоJI ;наJiи считать, что в году ровно 365 днеii, 11 новогодие кочевало по всем дням календаря. Нам по1\азалось бы неле­ пым встречать Новый год то второго января, то третьего и еще по зже или праздноват ь Первомай в июне, потоJ11 в августе, осен ью, зимой.. . Но египтяне привыкли :к своему блупща�о­ щему году, а жрецов это и во все не тревоаш­ ло : они уJ11ышленно не исп равляли ошибю1 в угоду религиозным предрассудкам, и юшто, кроме посвященных, не мог разобраться в слож­ ных календарных расчетах. В 238 г. до н. э. царь эллинистичес!\ого Египта Птолемей III Эвергет пы тался устра­ нить этот недостаток· и предложил добав­ лять раз в 4 года еще один, 366-й день. Од­ нако жрецы наотрез опшонили это предло'1\е­ ние, и древний календарь е ще долго оставал ся бл ' уждающим. Лишь в 26 г. до н. 3 . (Египет к тому вре�1енп был завоеван Римом) римский император Ав­ густ ввел в тогдашней столице Египта, Алеr;­ сандрии, налендарь с поправкой Эвергета, Этот саJ11ый просто й и удобный александ­ рийский налендарь сохранился до сих пор в Эфиопии. В 1793 г. подобный налендарь был введен в республиканс.ко:й Франции. В этом строго научном налендаре было 12 месяцев по 30 дней, или по три денады-десятидневю1. В нонце года добавлялось еще 5 праздничных дней, когда про­ славлялись лучшие изобретения, герои труд:'!, подвиги мужеств а и отваги, а раз в 4 года, n шестой, добавочный день, проводIJЛИСЬ спор­ тивные игры и состязания. Этот республи11:ан- :14:9
КАК АСТРОНОМИЯ ПОМОГАЕТ ЧЕЛОВЕКУ ский календарь просуществовал недолго - он был отменен :В 1806 г. Из всех нынешни х календарей наилучшим остается александрийский. К сожалению , наш календарь унаследован не от египтян , а о т римлян . IОdваисквА каdеидарь Странный календарь утвердился в Риме бол ьше 2500 лет назад . Год начинался с марта и состоял из 12 месяцев : . 4 месяца имели по 31дню,7 -по29,авфевралебыло28дней. В сущности это был испо рченный лунный ка­ ленда рь - месяцы в нем плохо согласовались с новолуниями, а в году было 355 суток, т. е. не хватало 10 1 /4 суток . Разница эта с каждым годом увеличив алась, и короткий календарь в се бол ьше убегал вперед - от зимы к весне , О':' весны к лету . Надо бы добавлять тринадцатый месяц , но это строго-настрого запрещали религиозные верования. И верные хранители суеверий - жрецы , ведавшие календарем, нашли ловкий в ыход: они спрятали от богов ,в;ополнительный месяц, в1шинив его очень забавным способом в февраль. Раз в два года после 23 фе враля жрецы добавляли какой-то кургузый месяц мерцедоний, то из 22, то из 23 суток, а затем как ни в чем не быв ало продолжали считать 24 февраля, 25, 26 и т. д. Перехитрив такой уловкой доверчивых бо­ гов , жрецы решили , что теяе рь уже все в по­ рядке , но в их кал ендарь затесался лишний ден ь. Ведь за 4 года дополнительно вставля­ ш1 два мерцедония ПQ 22 11 23 дня , всего 45 дней. Можно считать , чтQ в средне м за год в кален­ дарь добавлялось 11 1 /4 (45 :4) суток , а не хва­ тало в календаре только 10 1 /4• Вот почему и появился лишний де нь. Раньше календарь был че ресчур коротким и торопливым , тепе рь он стал II ЗJJИmнe длин­ ным и медлитвльны:м , все бол ьше\ отставал от времен года . Казалось бы , неве�ика беда - один дРнь, но за 30 лет он «дорос» · до месяца , потом до двух и бо.11ее : на полях уже начина­ лась уборка урожая , а календарь все еще ука­ зывал весенние месяцы . Вдобавок жрецы нередко распоряжались к�лендарем в корыстных Интересах : когда хотели пораньше собрать налоги , они пропускали мер­ цо;�;оний, а если выгоднее было продлить год , то добавляли вставной мес яц. Так окончательно запутался счет месяцев. Надо было согласо­ вать сумбурный календарь с временами года и положить конец злоупотреблениям богослу­ жителей. Эту реформу провел римский ди.кта­ торЮлийЦезарьв46г.дон.э. По совету александрийского астронома Со­ зигена Це зарь исключил неуклюжий мерцедо­ ний и перекроил число дней в месяцах; в 7 ме­ сяцах стало.по 31 дню, в 4 - по 30, а в феврале осталось 28 дней. Таким образом , в году стало 365 суток , а должно быть 365 1/4• Из этих чет­ вертушек за 4 года нарастают целые сутки - их решено было добавлять к каждому четвер­ тому году , удлиняя на один день февраль. Таким календарем мы и пользуемся теперь, считая високосными , т. е . по 366 дней, годы , порядковое число которых делится на 4, на­ пример 1960, 1964 , 1968... Начало года Це зарь перенес с марта на 1 ян­ варя - с этого дня приступали к своим обя­ занностям государственные чиновники . Но прежние названия месяцев сохранились, и это привело к недоразумению . Раньше в календаре первый месяц по имени бога Марса назывался мартиус , второй - априлис , третий и четвертый, посвященные бо гиням Майе и Юноне ,- майус и юниус . Сле­ дующие месяцы именовались по латинским чис­ лительным: пятый - квинтилис , шестой - сек­ стилис , седьмой - септембер, восьмой -окто ­ бер, девятый - новембер и десятый - децем­ бе р. Последние два месяца - януариус и феб­ руариус - были названы именами богов Яну­ са и Фебруо . Когда эти два месяца из последних превра­ тились в первые , все остальные также измени­ ли свои места : септембер уже оказался не седь­ мым , а девятым , октобер - не восьмым , а де­ сятым и т: д., хотя это было явной бессмысли­ цей. Только пятый месяц - квинтилис - в честь Юлия Цезаря назвали июлем, а позже шестой месяц - секстилис - августом, по имени перво­ го римского импе ратора Августа . С те х пор и сохранились в нашем календаре названия месяцев по именам римских богов , богинь и верховных правителей, а также по латинским числительным , не соответствующи м своему смыслу. Со,хранилась и древняя , не всегда удачная мера времени - неделя , введен­ ная еще вавилонскими жрецами-астрономами . Они знали только ПЯ'I:Ь планет и добавляли к ним также Солнце и Луну. Эти семь светил по древневавилонским религиозным верованиям считались жилищами богов , и каждый из богов управлял «своим» днем.
о1 ." о," " 1111 1Рv• оVI о V\\ о "'" · о Vll\1 .)( •)(1 . "''' " "111 • X\\tt •xv • " .. .. \11• )<.\1,, , )(v11' • "' Vl\•I • 'J()'о )(Х\ • \()<" • "'"11f• �х",1 , 'J(Xv• )()(Vt• У.ХV11 • )(){Vlfl • ')(}/V\1 11 • 'i')(." о Каменный календ арь р11млян. Наверх)' изображены бог11 (слева направо) : Сатурн, Солнце, Луна, Марс, Меркурий, Юпитер, Венера. Они управляли днями недели . Субботой управлял Сатурн, вос кресеньем - Солнце, понедельником - Луна, втор­ ник ом - Марс, средой - Меркурий , четвергом - Юпитер, пятницей - Венера. Посредине рисунка виден зодиак . а слева и справа от него - числа месяцев. Под изображениями богов 11 у �:ождого числа месяца просверлены отверстия; в них встав­ лялись п а лочки , ук азывавшие соответствующий день недели 11 дату (число месяца).Это быJJ своего рода е<вечиы11» к аJJендорь . Семиднею<а вместе с восточными религиями вош ла п в юлианский (так он был назван по имени Юлия Цезаря) календа рь. Каждый де нь недели посвящался одному из небесных светил : Солнцу , Луне и планетам , которые по именам римских богов были названы Меркурием, Вене­ рой, Марсом, Юпите ром и Сатурном. Христи­ анская це р1ювь п риняла юлианский налендарь и сохранила _ неделю , освятив ее новыми рели­ гиозными суеве риями . Уцелела она и до на­ ших дней. В древней Руси неделя называлась седми­ це й, а воскресен ье - днем недельным и ли про­ сто неделей, т. е. днем отд�1ха , когда нет дел . Понедельник - пе рвый ден ь по (после) недели, вторник - второй, среда , и ли середа , - се ре­ дина седмицы , четверг и пятница - четвертый и пятый дни . Суббота получила название от еврейского слова «сабат» - конец дел . И теперь нередко говорят «шабаш)) в смысле «довольно , кончено дело !)). Юлиансний календа рь, принятый хри- стианской церковью, распрост ранился среди всех евро пейских народов и просуществовал у них больше 1600 лет . Заче м же понадобилось ис­ пра�лять его? В РЕМЯ И КАЛЕНДАРЬ Новый стио1 1 ь По юлианскому налендарю год продо;1жает­ ся в среднем 365 суток 6 часов - на 11 минут и 14секунд, или 1/ 1 28 суток, дольше , чем один оборот Земли вокруг Солнца . Из таких ежегод­ ных погрешносте й за 128 лет накоплялись, лишние сутки : надо бы , например, считать 1 января , а по календарю все еще тянется про­ шлогоднее 31 декабря. С течением времени ка­ лендарь запаздывал все больше и бол ьше . В 325 г. христианские праздники были раз­ мече ны по юJiианскому календарю . При этом наступление пасхи следовало рассчитыв ать по первому весеннему полнолунию , а началом вес­ ны считалось 21 марта , когда день равен ночи . Но весеннее равноденствие наждые 128 лет отступало по налендарю на один день назад и в XVI в. переночевало уже на 11 марта . Это осложняло пасхальные расчеты , и гл а­ ва католической це ркви папа Григорий XII I , создал специальную комиссию : она должна бы­ ла исправить календарь так , чтобы весеннее равноденствие вернулось к 21 марта и бол ьше не отставало от это й даты . Проще всего было пропустить в счете 10 не­ д остающих дней. А как решить вто рую задачу? По юлианскому календарю лишние сутни набе­ гают за 128 .'I ет , или примерно 3 суток за 400 лет. Что бы избавиться от этих 3 дней, комиссия предл ожил а, в отличие от юлианского нален­ даря , считать простыми (по 365 дне й) те «веко­ вые» годы , что не делятся на 400 : например, 1600 год - високосный, а 1700 , 1800 и 1900 - простые . Вот и получйтся, что за 400 лет из календаря будут исключены 3 дня , а 2000 год снова будет високосным . • В 1582 г. папа предписал : после четверга 4 онтябрн пропустить в счете 10 дней и сразу считать пятницу 15 октября, а в будущем соб­ людать «правило високосов)), предложенное ко­ миссие й. Этот календарь, названный григори­ анским или новым стилем, был постепенно принят в европейских странах. Но в России до революции православная це рновь решительно отклоняла эту реформу. Только по предложению В. И . Ленина с 14 фев­ раля 1918 г. у нас был введен новый стил ь. Григорианский календарь точнее юлиан­ ского и обгоняет солнечный год в среднем всего на 26 секунд . Лишние сутки накопятся только к 49-му веку н. э. Для практических надоб­ ностей большей точности и не нужно - это ведь не часы. Но достаточно л и прост и удобен ны­ нешний I\ алендарь? :НИ
_ :КАК АСТРОНОМИЯ ПОМОГАЕТ ЧЕЛОВЕКУ 1918 Год ЯНВАРЬ L· ФЕВРАЛЬ noн ege1 11щ ulf. ,81.1пt9 (82s 8торн11.'8 , 2,16tJзо fl26 Cpeg"f.I · '10J124.:н. ifl 2f Че rп6ер • ••111825 ,,2128 у RR hlHUЦO s12IЗ26 1!1 22 f.,'1 1�8o qia 61320•J.7. (62:J ·Восkресенье·7142128 11· 24 таким корот1шм бьl.'I в советском каJJендаре 1918 г . февраJJь; в не м для введения нового сти:1я было пропуwено 13 дней. Хорош oJ J H 11am ка.1е11дарь? Календа рь создан дл я того , что бы вес�'и правильный счет дням , и каждый день, как страницы в книге , имеет свой порядковый но- . мер: 10 января - это день .No 10, а 10 февраля­ .No 41 . Точно так же должны· быть занумерованы по порядку и годы - от какой-либо начальной даты . В древности египтяне вели летосчисление по династиям фараонов , китайцы - по эрам царей, греки - по олимпиадам, римляне -от основания города Рима , другие народы - от мифического «сотворения мира» или от «рож­ дения Христю>. Последние две эры были сочинены бого­ слущителями для укрепления веры в сказоч­ ного создателя или спасителя мира . В древней Руси год по языческим обычаям начинался весной, с теплых мартовских дней, когда приступали к полевым рабо там. После введения христианства православная церковь приняла юлианский :календа рь и эру «от сотво- :1Ji2 рения мира» 1 , а начало года перенесла на 1 сентября . По старинному обыч аю и царь Петр 1 встре­ чал Новый, 1700 г. н . э. , или 7208-й «от со­ творения мира» , 1 сентября . И вдруг , нежданно­ негаданно , 15 декабря глашатаи объявили царский указ; «Впредь лета счисл ятм не с 1 сентября , а с 1 января , и не «от создания мира» , а «от рождения Христова» . Новогоднее празднество продолжалось шесть дней и на­ долго запомнилось москвичам. Но ду ховенство , бояре и прочие приверженцы стариньi втихо­ мол:ку роптали против «переворота счета годам» . Счет лет от рождения мифического Христа теперь принят большинством :культурных госу­ дарств и называется «нашей эрой» (н . э.) . Точность :календаря, разумеется , не зави­ сит от того , с .:какого дня начинается год и от :какой даты ведется счет годов - от исто риче­ с:ко го ли со бытия или от выдуманного богослу­ жителями . Но религио зные верования и пред­ рассуд:ки мешают улучшить существующий ка­ лендарь - нестройный, неустойчивый , нерав­ номерный. В самом деле , одни и те же числа приходятся на разные дни недели и :каждый год перескаки­ вает на один ил и два дня вперед . Получается так потому , что год содержит не ровно 52 не­ дели, т. е. 364 дня, а 365 или 366. Очень неудобно и то , что месяцы имеют разное число дней - от 28 до 31 , кварталы - от 90 до 92, первое полугодие - 181 или 182 дня , а второе - 184. Мы уже привьшли к та­ ким недостаткам , но это усложняет расчеты. Они были бы проще , если бы сущест вовал i Сотворение мира христианской церковью б ыло приурочено к 5508 r. «до рожде ства Христова ». Макет медали в память введения в России нового летосчисления. на лицевой стороне медали nор­ трет Петра 1 с надписью : «Петр Алексеевич Б. М . (т. е. божией м илостью) царь и великий кня зь всея России» . На оборотной сто­ роне медали надпись : «И се но­ вое (под разумевается летосчнсле­ иис). Перемена летосчислеm1я 1700 года» .
КАЛЕНд.Арь или MDCЯIJOCЛOBb На АЪ mо omb рожде ства Госпща нашего lису са Xpicma . 1722. JKAЗYIOЩl ll 3ЛТМОНiЯ СО.ЛНЕЧ­ НАЯ, �1 Ъсячнля ро�Ен1я, и ПО. \ НЫlt нЪсяцЬ сЬ ЧЕТВЕртт� . T<)к:OJIU.� !ремА соднс чна.го еосхож.1.енУ11 11 'axo)t.;Jeв iя. .дОлго;.енсmеiе 11 .1.мrо­ нощiе 11n ri_ci:iкi11 ..1.ень. jЧIHEHHЫll по мEpi..iiAнy и шiрiнЪ L1лрс твующлrо слнктЬ ni тЕрбу рхл В сл н.ктЪп 1тЕ р-б ургскои Ппограф•и-. лDma Го спо"шя , 1 721, Ас•емзрi• оЬ "..,., . Од11н из печатных ка­ лендарей, 11здаиных при Петре 1. «вечный» , неизменный из года в год налендарь с один ановым числом рабочих дне й в каждом месяце . Вопрос о реформе нынешнего календа ря возник больше ста лет назад . С тех пор разра­ ботаны сотни проектов . Один из них был пред­ ложен Международной ассоциацией всемир­ ного календаря при ООН (Организаци и Объ­ единенных Наций) . :Какой же это проект? Год состоит из 4 од инаковы х кварталов по 13 недел ь, или 91 дню . Первый месяц наждого квартала (январь, апрел ь, июль, октябрь) имеет 31 де нь с 5 воскресеньями , а все остал ь­ ные месяцы - по 30 дней с 4 воскресеньями . Получается , что в любом месяце 26 рабо­ чих дней. :Кажд ый год и кажд ый квартал начи­ нается с воскресенья (см . стр. 154). В этом календа ре ровно 52 недел и, или 364 дня . Недостающий 365-й день ·исключается из счета недель и не имеет числа. Он вставляет­ ся в конце года как праздюш Мира и дружбы народ ов . В високосные годы 366-й день, также бе з числ а и дня недел и, вставляется между 30 июня и 1 июля (см . проект календаря) . Этот проект был одобрен Советским Союзом, Индие й, Францией, Югославией и другими го­ сударств ами , но до сих пор не осуще ствлен. Почему? В.в ести новый календарь .можно лишь ВРЕМЯ И КАЛЕНДАРЬ по международному соглашению , а правител ь­ ствам США и Англии этот проект не понра­ вился «по религиозным соображениям» . Если в календаре даже один день исклю­ чается из счета недель, то следующее после него воскресенье тоже сдвинется на один ден ь вперед . И выйдет, что Христос «воскрес» не в воскресенье , а в понедельник , по прежнему счету дней. Точно так же и другие христиан­ ские праздники придутся не на «свою> дни . Вот почему церковь отстаивает сохранение существую­ щего счета вре мени внутри года , связанного с религиозными верованиями и увековеченного ре­ лигиозными предрассудками. Вот почем у заде р­ живается и календарная реформа. Любая рели­ гия - враг науки . И вся исто рия календаря - самый простой, очевидный пример того , как религиозные верования мешают прогрессу. Очень удобный счет дней п ридумали древ­ неегипетские жрецы , но сами же лишили свой календарь связи с временами года : любой ме­ сяц блуждал по всем сезонам. Безнадежно за­ путали календарь своими плутнями римсние жрецы . Отличный республиканский календарь Франции мог бы служить образцом для все х времен и народов , но он был отменен по настоя­ нию католической це ркви. Религиозные верования и тепе рь мешают улучшить наленда рь, хотя необходимость в этом давно уже назрела и признана большин­ ством народов . Эмблема Всемирного к але н,1 аря. Неизвестно , :когда удастся осуществить ре­ форму , но вы можете , не дожидаясь этого , сами изготовить календарь, годный до 2100 г. 153
КАК АСТРОНОl\IИЯ ПОМОГАЕТ ЧЕЛОВЕКУ 1ЫЙ КВАРТАЛ 2ой НВАРТАЛ КВАРТАЛ 4ый КВАРТАЛ 154 Проект всемирного ка.Jiен�аря 8 1 8 15 22 ЯНВАРЬ пв 23 910 16 17 23 24 счпс 4567 11121314 18192021 · 25262728 293031 АПРЕЛЬ впвсчпс 1-234·567 в91011121314 15161718192021 22232425262728 293031 в 1 8 15 22 29 .. в 1 8 15 22 29 п 2 9 16 23 30 • п 2 9 16 июль всч 345 101112 171819 пс 67 13. 14 20 21 2425262728 31 ОКТЯБРЬ вс 34 10 11 17 18 чnс 561 121314 192021 232425262728 30 31 ФЕВРАЛЬ впвсчпс 1234 567в91011 12131415161718 19202122232425 2627282930 МАЙ В'пвсчпс 1234 567891011 12131410161718 19202122232425 2627282930 АВГУСТ впвсчпс 1234 56?в91011 12131415161718 1920212223.2425 2627282930 НОЯБРЬ вnвсчnс 1234 567891О11 12131415161718 19202122232425 2627282930 МАРТ вnвсч·п·с 12 3456789 10111213141б16 17181920212223 24252627282930 июнь впвсчпс 12 3456789 10111213141516 17181920212223 24252627282930 СЕНТЯБРЬ впвсчпс 12 34567в9 10111213141516 17181920212223 2425!2627282930 ДЕКАБРЬ вnвсчnс 12 34б6789 1О111213141516 17181920212223 24252627282930 Буквы ВД в календаре означают «внсокосн11 1 й день». :Этот день без числа вставляется только в високосные годы. ДМ - «день мира" (также без ·числа); он завершает каждый го11;. lil 11 1
ВРЕМЯ И КАЛЕНДАРЬ 'fepreжl tt')С"1-о °'1.С.. .. . �.,. .. .. . .,. . N-С) 1� 80.. .. . . '°lif' .. . t('\с-.-о О'00"" 8080 1:80".. .. . .. .. . ti-.".. .. . ".. .. ".. .. . " '°�'°'° '°'°..о� "'lt'lt"� О"'О' " tl'10'10-• �о-О'" !: �О'• °'100.�" О"О'о-• а-О"О"о- -- ---- ---- ---- ---- ---- ---- Черrе:жг IV1vVlll11VIIX IVllх 11111 1Х11 1 XI �тlСРIЧт1Пт1СfilВ1Пнl 6тlСРIЧт1ПтlСD IВIПн l8т СР Цт Пт CD в Пн 6т СРIЦтlПтlСоlВIПнl�т!СР IЦт IПтlCalBIПнlBтlC• /Цт Ка.Jiендарь 11а 200 eJ J eт Год содержит 365 или 366 дней. По­ этому любое число каждого месяца еже- · rодио сдвигается на 1 или 2 дня недели вперед в определенной последователь ­ ности. Вот, например, как «кочует» 1 января по различным дням в сле­ дующие годы: 1962 - понедельник 1963 - вторник 1961 1 - среда 1965 - пятница 1966-суббота 1967 - воскресенье 1968 -понедельник 11169-среда Такая последовательность повто­ 125'4s67 89ID111215и 15161718192121 22ll5 Z4 25 26 27�8 295031 все же до 28 февраля 2100 r. 1• Как сделать такой долrосрочи�й календарь? Прежде всеrо вырежьте из тетради в 1шетку три полоски 11 точно перерисуйте на нихчертежи.М.М1,2н3 рис.1.Затем возьмите две прочные картонки. От одной отрежьте две узкие полоски и при­ крепите проволокой сверху и снизу к целой картонке. В просвете между ними должна свободно продвиrаться рейка из более тонкого картона, как показано на рисунке 2. На верхнюю часть наклейте чертеж .М 1, на рейку - .М 2, на нижнюю часть - М 3. Все это нужно сделать очень аккуратно: цифры IV (апрель), VII (ИЮЛЬ) и 1 (январr. високосного rода) должны находиться на одной верти­ кальной л11иии с 1970 r. и столбиком чисел ряется через каждые 28 лет, т. е. 1 янва- месяца_ 1, 8, 15, 22, 29, как показано ря - это понедельник в 19 36 (1962-28) или 1990 (1962 + 28) rоду, вторник в 1 В 2100 r., невисокосном по новому 1935, 1963, 1991 гr. и т. д . Значит, доста- стилю, не должно быть 29 февраля, и точно составить календарь на 28 лет, поэтому указанная выше последователь­ в· оп будет служить хоть и не вечно, во кость дней нар�·ш11тся. l/ертеж3 нарис.2к · аяендарь ваш готов. Как им пользоваться? Допустим, что вы родились 17 февра- 11я 19118 r. и вас интересует, какой это был День. Календарь д11я 19118 г. такой же, как дnя 1976 (19118 + 2 8). Это год високосный. Поэтому, передвигая рейку, вы ставите в одну 11инию с 1978 r. циф­ ру 11 и по11учаете табе11ь-ка11ендарь на февра11ь 19118 r. Вы родн.1 1Н сь 17 фев­ раля, т. е . ао вторник. Хотите узнать, в какой день неде1111 испоnиится сто11етие Ве11икой Октябрь­ сRой социаnистической ревоnюпии - 7 ноября 2017 г. ? Д11я атоrо прежде всего нужно найти «ПОДХОДЯЩИЙ» l'ОД в ва ­ шем ка11еидаре, отнимая от чис11а 2017 по 28. Очевидно, ато будет 196t г. (2017 - 58, т. е 28 х 2). п.ередвииьте рейку так, чтобы ноябрь (XI) ста11 в ли­ нию с 1961 r. Вы по11учите табе11ь-ка11ен ­ дарь на ноябрь 2017 г. и узнаете, что в 2017 r. 7 ноября придется на вторник. Календарь поэво11яет опредеnнть день недеnи и для 11юбой даты проm11ого, XIX сто11етия. Но при атом с11едует добав11ять еще один день: ведь в проwnом веке но­ вый СТИllЬ отлича11ся от староrо не ив 13, а то11ько на 12 дней. Ес11и дата события в проm11ом сто- 11етии указана по старому ств11ю, снача- 11а надо прибавить 12 дней, а потом уже опреде11ять день недели. Например, знаменитая Бородинская битва произо­ mnа 28 августа 1812 r. по старому стилю. Добавьте еще 12 дней и по11учите· 7 сен­ тября. Попробуйте сами узнать, в какой день было Бородинское сражение.
КАК АСТРОНОМИЯ ПОМОГАЕТ ЧЕЛОВЕКУ Который час? Ответить на этот привычный вопрос вовсе не так просто, как кажется. В связи с этим почти 450 лет н&Зад возникло печально-смешное не­ доразумение... Три года без двух недель странствовала по океанам первая в мире кругосветная экспеди­ ция Магеллана. Сам он погиб в пути, а из пяти кораблей на родину, в Севилью, 6 сентября 1522 г. вернулось лишь одно обветшавшее судно «Виктория». На этом «плавучем гробу» из 265 человек экспедиции осталось только 18, измож­ денных, как скелеты, обтянутые кожей. Едва оправились люди от· пережитых испы­ таний, как тотчас же, сжимая в дрожащих от слабости руках горящие свечи, побрели к со­ бору, чтобы замодить невольный грех, совер- :166 шенный в долгом плавании. Какой же это был грех? Еще в пути, у островов Зеленого Мыса, с «Виктории» на берег отправилась шлюпка за продуктами и пресной водой. Вернувшись, матросы сообщили, что на суше этот день почему-то считают четвергом, а на корабле по судовому журналу значилась среда. Когда «Викторию> прибыла в Севилью, уже не оста­ валось сомнений, что в корабельно111 счете суток упущен один день. Больше всего взволновало и огорчило моря­ ков то, что они отмечали все религиозные праздники на день раньше, чем полагалось по календарю. Вот в чем каялись они в соборе. Каким же образом проморгала экспедиция этот злосчастный день? Где и когда потеряла его? Самое любопытное в этом странном проис­ шествии то, что ни малейшей ошибки в своем счете дней морюш не допустили. Тогда в чем же секрет? Земной шар вращается вокруг своей ocli с запада на восток и за сутки совершает один полный оборот. Магелланова экспедиция дви­ галась в противоположном направлении - с востока на запад. За три года кругосветного плавания она тоже сделала один полный оборот вокруг земной оси, но в сторону, противопо­ ложную вращению нашей планеты. Вот и полу­ чилось, что путешественники обернулись во1>­ руг Земли на один раз меньше, чем все челове­ чество, и в сущности не потеряли, а «выгадалю> один день. Если бы экспедиция направилась не на запад, а на восток, то она насчитала бы днем больше, чем все остальные люди. Еще спутник Магеллана Антонио Пигафетта догадался, что в различных местах земного шара в один и тот же момент время разное. Так и должно быть: ведь Солнце восходит не для всей нашей планеты одновременно, и на каждом меридиане свое, местное время. А на расстоя­ нии 15° долготы разница во времени составля­ ет ровно 1 час. " Когда во Владивостоке полдень, 1\ЮСКВИЧИ еще спокойно спят: здесь толыю около 5 часов утра. На небольшом расстоянии разница во вре­ мени невелика, и это никого не смущало. Но уже в прошлом веке такая «разнопременносты вызывала серьезные неудобства. Представьте себе, что из Владивостока в Москву ровно в пщшочь на 1 января отправлена телеграмма. Через 2 часа она доставлена по адресу, а в Моск­ ве в это время только 7 часов вечера 31 декабря прошлого го . да. Выходит, что телеграмма полу­ чена еще до того, как была отправлена.
Такие забавные «путешествия в прошлое)) вносили неизбежную путаницу в работу теле­ графа и особенно железнодорожного транспор­ та. Поезда должны приходить вовремя, но по какому времени рассчитывать их движение? Очень сложно составлять расписание по много­ численным местным временам всех станций, которые поезда проходят на своем пути. Поэтому в каждом государстве было введено единое время: в России - петербургское, по Пулковскоii обсерватории, во Франции - по Парижской, в Англии - по Гринвичской (близ Лондона). Но в каждом городе все же остава­ лось свое, местное время: когда в Москве, на­ пример, наступал полдень, в Иркутске было уже 4 часа 26 минут 49 сеl\унд. На цифербла­ та х в разных городах в один и тот же момент не только часовые, но и минутные и секундные стрелки располагались по-своему. Этому раз­ нобою был положен конец после введения пояс­ ного времени. Поверхность земного шара по числу часов в сутках была разделена на 24 пояса меридиа­ нами, отстоящими один от другого на 15 °. Внутри каждого пояса для всех пунктов уста­ новлено единое время, а именно местное время того меридиана, который проходит посредине этого пояса. Начальным, или нулевым, поясом услови­ лись считать тот, посредине которого проходит нулевой - гринвичский - меридиан. К этому поясу с востока примыкает 1-й пояс, где все часы показывают ровно на 1 час больше, в сле­ дующем, 2-м поясе - на 2 часа, в 3-м - на 3 и т. д . Время каждого пояса отличается от соседних только на 1 час, а минуты и секунды во всех поясах одинаковы: когда в Москве,